6ES7216-2AD23-0XB8接线方法
一、引言
随着科学技术的高速发展，现场总线在工业控制中的应用越来越广泛，当今，现场总线的种类繁多，如PROFIBUS、DeviceNet、CanOpen、AS-Interface等，而PROFIBUS作为目前比较流行的现场总线标准之一，已经在国内一些行业中广泛应用，基于PROFIBUS总线的设备也是每日剧增。而已有30年历史的PLC技术，发展至今，应用行业更是非常广泛，生产厂商举不胜举，如Siemens、Rockwell、GE、Schneider、欧姆龙、三菱、富士、松下等。
如今，如何实现各厂商PLC与各种现场总线设备之间的通讯，已经成为摆在人们面前的关键问题。本文以德国赫优讯自动化系统有限公司通讯模块RIF 1769/1788为例，介绍Rockwell AB PLC和PROFIBUS设备通讯的解决方案。由于赫优讯提供多种针对Rockwell 不同PLC型号的通讯模块，如用于CompactLogix和MicroLogix的RIF 1769-DPM（Profibus-DP master）和RIF 1769-DPS（Profibus-DP slave）、用于FlexLogix和DriveLogix的RIF 1788-DPM和RIF 1788-DPS、面向PanelView Plus和VersaView CE的PVIEW 50-PB、PVIEW 50-DPS、PVIEW 50-MBP（Modbus Plus）等。以下以赫优讯通讯模块RIF 1769-DPS为例，详细介绍如何实现西门子S7-300系列CPU315-2DP与罗克韦尔Compact Logix L35E CPU之间的通讯。
二、赫优讯RIF 1769模块简介
赫优讯作为“Rockwell Automation Encompass Program”积极成员，通过结合Rockwell自动化技术，在获得相应授权后，所研发的RIF 1769模块，主要用于扩展Rockwell自动化CompactLogix/MicroLogix系列产品功能，使其具有PROFIBUS总线接口，由于模块本身支持I/O控制和报文传输，因此在CompactLogix中集成了DPV0和DPV1。RIF 1769的硬件图如图1所以。
图1. RIF 1769的硬件图
RIF 1769模块作为标准的I/O模块，直接连接至Logix控制器中，通过Rockwell自动化配置软件RSLogix5000、RSLogix500等进行配置，从而实现PROFIBUS功能的扩展。
RIF 1769不仅具有从站模块RIF 1769-DPS，而且有主站模块RIF 1769-DPM，而作为从站模块，通过提供GSD文件，可很方便地集成到任何PROFIBUS主站网络中，通过模块上旋转开关设置站地址，从而实现与主站的连接。主站模块RIF 1769-DPM则通过赫优讯公司配置工具SyCon，实现PROFIBUS网络信息的配置，通过配套的诊断电缆，将配置信息保存至板卡Flash中。
三、通讯系统的构成
通讯系统由Compact Logix L35E、RIF 1769-DPS、PROFIBUS电缆、CPU 315-2DP构成，具体硬件结构图如图2所示，Siemens CPU 315-2DP作为DP主站，总线地址为2，通过STEP7进行PROFIBUS网络的配置，赫优讯RIF 1769-DPS作为 DP从站，总线地址为8（地址可通过拨码开关自行修改）；通过RSLogix 5000进行赫优讯RIF 1769-DPS模块的加载，并通过编写部分程序，实现数据交换。
图2. 系统硬件图
四、通讯系统的实现
通讯系统的实现过程，上述已经作了简要的阐述，以下将详细分析具体的实现过程，其中实现过程大体分为两部分，包括通过RSLogix 5000实现RIF 1769-DPS模块的加载和配置，以及通过STEP7 进行PROFIBUS的组网和配置。
1、 Compact Logix L35E CPU参数配置
A、 通过RSLogix5000软件，选择I/O模块RIF 1769-DPS
首先启动RSLogix 5000软件，创建新的工程，选择I/O Configuration子菜单CompactBus Local，右键加入新的模块，从图3中选择1769-MODULE。
图3. 模块类型选择
B、 通讯参数的设置
在模块类型选定后，需要对模块进行相关信息的配置，如图4所示。其中，需根据I/O模块的硬件插槽选择相应的插槽号，设定输入输出长度和配置信息的大小，具体的计算方法如表1所示。
图4. 参数配置
Connection bbbbbeter | Assembly Instance | Size (in Words) |
bbbbb | 101 | 68 + X ... 190 |
Output | 100 | 2 + Y... 124 |
Configuration | 102 | 32 |
表1. 参数信息
其中bbbbb Size至少为 68 Word，用来存储状态信息，X（X大为122）表示 PROFIBUS Output data长度；Output Size 至少要为2 Word，用来存储COMMAMD信息，Y （大为122）表示PROFIBUS bbbbb data长度。Configuration Size固定为32 Word。
2、 CPU 315－2DP参数配置
首先需导入RIF 1769-DPS的GSD文件至STEP7中，然后配置CPU 315-2DP，配置信息图如图4所示，其中需根据RIF1769-DPS的站地址设置相应的从站地址，根据RSLogix5000配置I/O参数是所设定的PROFIBUS 输入输出字节长度，配置相应的长度，本试验以输入输出长度均为32Word为例，进行配置。
图4. CPU 315-2DP配置信息图
五、通讯过程
整个系统的通讯通过编写程序实现，在RSLogix 5000中定义了输入、输出数组，通过数组来实现PROFIBUS设备与AB PLC进行数据的交换。首先通过RIF 1769-DPS模块的输入数据更新PROFIBUS设备的输入数据，然后根据读取设备及CPU的一些状态信息选择相应的数据进行交换，后是通过OUTPUT数组来更新PROFIBUS设备的输出数据。关于RIF 1769-DPS通讯的功能函数在我们的范例中都有详细说明。
六、结束语
本文通过赫优讯通讯模块RIF 1769-DPS为例详细介绍了如何实现AB LE35 CPU与Siemens CPU 315-2DP 之间的通讯，提供了一种Rockwell AB PLC和PROFIBUS设备通讯的解决方案，同时赫优讯针对AB PLC其它系列产品，还有更多的通讯模块，所有此类通讯模块都采用背板总线的连接方式连接至AB PLC，通讯稳定、可靠、使用方便。此解决方案已在工程项目中得到一定的应用，效果得到一致认可，具有很好的市场前景。
细纱工序是纺纱生产的后一道工序，它将粗纱纺成具有一定线密度、符合质量标准或客户要求的细纱，供捻线、挑织或针织等使用。主要任务有牵伸、加捻、卷绕成形。细纱是纺部非常重要的工序，棉纺厂生产规模的大小常用细纱机总锭数表示，细纱产量是判断纺纱厂各工序机器配备数量的依据。
细纱机锭子速度分段变速，落纱从起动→分段升速→稳速→分段降速→停止，一般分为8～10段速度运行：升速为4～6段、降速为3～5段。这样有利于tigao纺纱速度，减少断(纱)头率，tigao纺纱质量。
欧姆龙整体解决方案及其优势：
在四电机传动粗纱机的控制系统中，我们采用了欧姆龙公司的高性能、高精度3G3RV系列带PG的矢量型变频器，将CP1H作为主站，完成数学模型计算、逻辑控制，并通过DeviceNet总线控制四台3G3RV变频器（插入DeviceNet通讯扩展卡，作为从站）采用编码器反馈的矢量控制模式进行调速和同步控制。这样不但简化了复杂的机械结构，取消了锥轮、三自动成形机构、计长装置等，还使得系统稳定可靠，编程简单，主机速度和生产效率tigao，断头减少，粗纱条干水平tigao。同时配置彩色STN触摸屏NS5进行操作和系统监控。在本控制方案中，我们通过PLC来储存多品种的佳工艺，可以快速地进行产品切换。
PLC：OMRON板式PLC CPM2B
CPM2B是欧姆龙公司听取客户对细纱机的各项性能要求而开发的专用控制器，该控制器系统功能和 CPM2A一致，设备尺寸为110×240 mm；程序容量4k 字，数据容量2k 字；指令执行时间为0.64μs （LD指令）； 输入24点，包括20 kHz高速计数一路；输出共16点，均为继电器输出。通信接口为RS-232C 和 RS-485。
CPM2B基于OMRON稳定的PLC硬件平台，系统可靠性高，质量稳定。与之匹配的OMRON成熟的PLC软件平台提供了通用的指令系统，便于程序开发和维护。CPM2B由国内开发生产，使得其成本大大降低，具有极强的竞争力。而遍布全国的欧姆龙技术服务支援，也使客户可以放心使用。
HMI：MPT002
MPT002是一种微型文本型可编程终端，四行LCD屏幕显示，用于工厂自动化设备的现场监控。它具有可选通信端口，且RS-232C口可通过适配器转成RS422口，与远程PLC进行通信。MPT002支持两台MPT之间画面数据的传送，还支持不同方向棒状图的百分比显示，并保留了屏幕组的功能，可方便地切换画面。
一、系统设计指导思想
炼铁生产过程是在高炉内进行的一系列复杂的还原反应的过程，炉料（矿石、燃料和熔剂）从炉顶装入，从鼓风机来的冷风经热风炉加热后，形成高温热风从高炉风口鼓入，随着焦炭燃烧产生的热煤气流自下而往上运动，而炉料则由上而往下运动互相接触进行热交换，逐步还原，后在炉子的下部还原成生铁，同时形成炉渣。积聚在炉缸的铁水和炉渣，分别由出铁口和出渣口放出。
高炉自动化过程主要包含高炉本体控制、给料和配料控制、热风炉控制，以及除尘系统控制等。高炉自动化的目的，主要是保证高炉操作的四个主要问题：正确配料并以一定的顺序及时装入炉内；控制炉料均匀下降；调节炉料分布及保持其与热煤气流的良好接触；保持高炉整体有合适的热状态。高炉自动化系统主要包括仪表检测及控制系统、电气控制系统和过程及管理用计算机。仪表控制系统和电气控制系统通常由DCS或PLC完成。
高炉生产必须要求计算机控制系统能够很好地保证生产过程的连续性和实时监控性，而且要求数据量多，所有设备的自动化程度要高。计算机系统要求数据采集周期短，刷新速率快，特别对通讯网络而言，数据传输速率、网络稳定性和正确性尤为重要。
对检测仪表而言，也即对温度、压力、差压、liuliang、料位、重量的检测，要求数据的采集jingque度≤0.2%，采集速率≤0.8S。
高炉的自动化控制方案，首先应着眼于系统的可靠性、实用性和先进性，并在此基础上tigao系统的性价比。
1．可靠性
高炉在钢铁厂生产中处于十分重要的位置，它不仅要及时稳定的给炼钢工序提供合格的铁水，还同时为轧钢加热炉提供煤气。高炉生产的短时间中断都会给整个生产流程带来不可估量的损失。
因此，必须把系统的可靠性也即安全性放在高炉控制系统设计的位。在设备控制方面，要满足炼铁设备及工艺的特定要求，完善必要的软硬件连锁，实现可靠的开停车顺序控制，以及可靠的处理突发性事件的应急处理方案，确保整个高炉生产系统的安全性。
为保证这些设备安全可靠运行，除了系统硬件之外，还必须在软件编程上增加多种保护功能，以进一步tigao系统的安全性和可靠性。
2．实用性
为适应中型规模钢铁厂在生产管理的技术基本点面上要求循序渐进、逐步tigao的多数情况，对高炉生产的过程控制，设有手动和自动两种操作状态，两种操作状态之间，可实现无扰动切换。
由工业微型计算机和PLC系统、计算机网络、控制软件组成在线计算机应用系统，下位机通过各检测仪表，采集高炉上料、配料运行数据、炉体温度、风温、风压，除尘系统等工艺参数。
在手动操作模式下，上述工艺参数经过上位机计算机处理，使之成为清晰而jingque的“软件仪表”，将过去人工来不及分析的、各种缺乏相关性的信息都能充分地利用起来，揭示出它们之间的内在联系，从而对判断高炉生产过程和指导操作起到了更多的作用。
在自动操作模式下，我们在常规PID调节的基础之上，增加了非线性变参数调节，自适应调节和智能控制等环节。
经过计算机综合分析和建立数学模型，作为人工操作或自动调节的依据，并充分利用计算机储存信息量大的优点，为高炉的操作提供更准确、更合理的控制策略。
3．先进性
采用智能控制技术，以改变控制策略去适应对象的复杂性和不确定性。具有更好的适应性、容错性、鲁棒性、自组织功能，具有自学习能力、更强的实时性和人机协同功能。不仅依靠单纯的数学模型，而是能够根据知识和经验的积累，进行在线推理，做出非线性和多因素的判断，从而优选出能随动实时变化的佳控制策略。
通过记录、分析高炉的历史生产数据，采用“优选图法”，指导操作人员，使之确定的每一步动作更加jingque和科学。在这种状况较之传统人工操作模式下，高炉各操作参数的离散程度将明显缩小，向着佳区间，甚至佳点靠拢的趋势将非常明显。
在系统更进一步优化后，可实现多种“趋势分析”，计算机能够做出趋势预报，及时为操作者提供更多的手段，相当于真正做到了类似于传统操作模式下，工艺管理上经常会提出“早调、勤调、少调”的要求。高炉生产过程在应用本系统后将更加趋向稳定。
二、控制系统实施方案
1．系统硬件
本系统PLC硬件全部选用施耐德公司的Modicon TSX Quantum 140系列产品，网络连接使用Modbus TCP/IP Ethernet，数据传输速率高达100MBPS，采用信息行业事实标准TCP/IP，应用层使用Modbus协议，几乎不会发生数据传输冲突，交换式以太网技术的使用更避免了冲突发生的可能。网络配置包括PLC端和PC机端两个部分。
系统中的每套PLC系统通过插在主底板上的140NOE77100 TCP/IP Ethernet模块连接在100M快速以太网上，位置比较集中的可以采用双绞线连接。上位监控机采用双绞线连接快速以太网。每台上位监控机内各插入1块3C905C 100M以太网卡。
通过Quantum 140NOE77100模块可以定义I/O数据表，使用Internet Explorer查看以太网状态信息和现场I/O数据，也可通过其它的内嵌功能，基于Web的BOOTP服务器配置，SNMP协议支持等，使网络建立、调试、管理都变得简单。
3．组态软件
软件系统设计包括PLC组态及参数配置、系统监控程序设计、网络通信配置、操作员站及工程师站人机界面设计四个部分。
PLC组态及参数配置、下位机监控系统的编程均在Concept XL V2.6环境下完成，它易于使用，功能丰富，具有5种符合IEC1131-3标准的编程模式。特别是软件仿真测试功能受用户欢迎，大大缩短了在线调试时间。高炉及热风炉根据控制流程不同，可以采用LD、FBD两种编程方式。程序功能包括系统初始化、参数量程变换、参数监视及异常处理、各种连锁及控制。
本系统涉及工艺参数较多，有压力、温度、差压、liuliang、质量、料位、阀位、液位等等。高炉本体及热风炉控制工艺复杂，设计和配备必要的调节回路。灵活的Concept编程软件为实现各种控制工艺提供了丰富的功能，可以根据生产实际编写出各种需求的功能。
上位监控工作站由8台Advantech工业控制计算机完成整个系统的过程数据采集、运行状态监视、系统设备控制，生产报表的生成和打印、数据备份等工作。上位机监控软件中人机界面的设计采用GE Fanuc iFIX 4.0软件，可实现实时、历史趋势，数据报表，数据采集，报警记录，动态显示等丰富功能。工业现场数据采集实时性好，可以完成监控画面设计、过程数据库建立以及监控软件各功能块的编制等项的功能。其着重点是确保系统可靠，以及如何方便于操作。
4．系统总图
高炉自动化控制系统硬件和网络配置总图详见图1。
图中：整个PLC系统包括5个CPU主机站、6个PLC I/O站和Profibus-DP现场总线。CRT1～CRT4为炉顶及卷扬操作站、高炉本体操作站、上料操作站、热风炉操作站，CRT5为工程师站，CRT6为布袋除尘操作站、CRT7为出铁场、原料场除尘系统操作站。
其中网络连接：24端口以太网交换机设置在高炉主控室内，2台8端口以太网交换机分别设置在布袋除尘和矿槽控制室内。高炉主控室至布袋除尘、高炉主控室至矿槽控制室之间，通过光纤连接。采用带光缆接口的交换机，或使用光电转换器，用光纤连接以太网。
5．主要功能描述
本系统将是一个集顺序控制、过程控制、数据采集、工况监视、数据管理为一体的计算机控制管理系统。主要功能如下：
• 对电动机、阀门等以及成套机电设备的开关量控制，包括分组连锁起动、分组连锁关机、组内自动连锁控制、组内单步连锁控制、系统单步调试。
• 过程控制数据的采集和处理（包括开关量和模拟量）。
• 完善的报警功能。开关量和模拟量报警的显示、确认、记录和打印。报警发生的开始时间、确认时间和恢复时间均能自动记录。
• 动态显示工艺流程图画面，各画面之间可以自由切换。
• 历史曲线图、实时曲线图、电气仪表图和棒形图显示和打印。
图1 高炉自动化控制系统硬件和网络配置图
• 定时打印或即时打印生产班报表、生产日报表、生产月报表。定时打印的时间间隔可修改，即交接班时间可通过操作设定。
• 面向目标的操作方式，友善的人机操作界面。对某台设备的操作，只需把光标移到相应的目标（如电机、阀门）的图形位置上就可完成操作。如目标能被选中，则允许操作，否则操作无效。
• 系统时间、模拟量报警上下限的设置和修正。
• 较强的系统自诊断功能，包括PLC模块出错显示，在线查看开关量和模拟量条件表。
• 操作记录、开关量报警列表、模拟量报警列表的自动记录和显示打印。
• 为加强系统的可靠性，对系统的某些重要操作设置密码，以防无关人员随意进入操作。
6．PLC控制功能
⑴ 炉顶系统
• 炉顶布料程序控制和炉顶设备顺序控制；
• 料流调节阀开度控制；
• 溜槽倾动和旋转控制；
• 料线测量和探尺控制；
• 炉顶均排压控制；
• 炉顶温度监测和压力控制。
⑵ 槽下系统
• 焦炭、矿石的备料系统；
• 原料的称量补偿和水分控制；
• 高炉装料程序控制。
⑶ 高炉本体
• 炉体各点的温度、压力、liuliang检测；
• 炉喉温度和煤气成分数据处理；
• 热风温度调节；
• 炉体冷却水压力、liuliang测量；
• 风口平台出铁场蒸气、压缩空气、O2的liuliang及压力测量；
• 炉体参数监控和报警；
• 炉体系统数据处理。
⑷ 热风炉系统
• 热风炉燃烧调节阀遥控操作；
• 煤气总管压力自动调节；
• 热风炉拱顶温度记录；
• 热风炉出口温度记录；
• 热风炉燃烧室温度记录；
• 热风炉废气温度记录；
• 热风炉总管压力记录；
• 冷风总管压力、liuliang记录；
• 冷风总管温度指示；
• 净煤气总管温度、压力指示；
• 净煤气总管liuliang、温度指示；
• 助燃空气总管压力、温度指示；
• 助燃空气，总管liuliang记录；
• 冷却水压力指示；
• 冷却水liuliang指示、累计；
• 冷风均压信号；
• 废气排压信号；
• 生产联络信号。
⑸ 布袋除尘系统
• 荒煤气总管温度指示、记录、报警、连锁；
• 荒煤气总管压力指示；
• 荒煤气总管压差指示、应答、连锁；
• 净煤气温度指示；
• 净煤气liuliang指示、累计；
• 净煤气含尘量检测、报警。
⑹ 其它系统
• 除尘系统的煤气温度、压力测量；
• 冲渣水压力、liuliang采集。
三、系统启动和运行
接通系统总电源后，先开启PLC系统和网络系统电源，待进入正常运行状态后，再打开操作站彩色显示器和工控机电源，系统引导后直接进入主菜单。主菜单有四个选项：
运行操作──进入系统概貌图，根据系统概貌图中的功能按钮，进入各项相应操作。
历史曲线──显示并打印已记录在硬盘中的模拟量数据。
报表打印──查看及打印生产班报表、生产日报表、生产月报表。
系统维护──进入与系统设置和维护有关的各项操作。
1. 系统画面
为了使画面整齐、美观，各系统监控画面分别由一幅系统主工艺画面和若干幅分画面组成，系统主工艺上只显示重要的目标和数据。如要了解更详细的情况可切换到分画面上，就能看到进入PLC系统的所有测点目标和数据的动态实时显示，全部使用汉字提示。按主菜单运行操作按钮后进入系统主工艺画面。
在主画面的底部有一个按钮式的子菜单，将包括：炉顶及卷扬、高炉本体、热风炉、布袋除尘、和转运站、系统组操作、报警列表、实时数据显示、参数一览表按钮。按前面几个按钮，可以进行画面之间的切换。后面四个按钮，用于选择其它功能操作。
在各监控画面上，用不同的图形表示电机和阀门等设备；在组操作中，用汉字设备名称指示框表示之。以不同的颜色来表示电机是否备妥、正常运行，报警和报警已被确认。从运行的目标是否带有边框可以区分出，该设备是在集中方式下或是在现场机旁启动的
