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西門子6ES7331-1KF02-0AB0
1．PROFIBUS的協議結構
PROFIBUS協議結構是根據ISO7498標準，以OSI作為參考模型的。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶接口。第3到7層未加描述。用戶接口規定了用戶及系統以及不同設備可調用的應用功能，并詳細說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。PROFIBUS-FMS定義了第1、2、7層，應用層包括現場總線信息規范（FMS）和低層接口（LLI）。FMS包括了應用協議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務；LLI協調不同的通信關系并提供不依賴設備的第2層訪問接口。PROFIBUS-PA的數據傳輸采用擴展的PROFIBUS-DP協議。另外，PA還描述了現場設備行為的PA行規。根據IEC1157-2標準，PA的傳輸技術可確保其本質安全性，而且可通過總線給現場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網絡。
2．PROFIBUS的傳輸技術
PROFIBUS提供了三種數據傳輸型式：RS-485傳輸、IEC1157-2傳輸和光纖傳輸。
（1) RS-485傳輸技術
RS-485傳輸是PROFIBUSzui常用的一種傳輸技術，通常稱之為H2。RS-485傳輸技術用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。
RS-485傳輸技術基本特征是：網絡拓撲為線性總線，兩端有有源的總線終端電阻；傳輸速率為9.6kbps~12Mbps；介質為屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環境條件；不帶中繼時每分段可連接32個站，帶中繼時可多到127個站。RS-485傳輸設備安裝要點：全部設備均與總線連接；每個分段上zui多可接32個站（主站或從站）；每段的頭和尾各有一個總線終端電阻，確保操作運行不發生誤差；兩個總線終端電阻必須一直有電源；當分段站超過32個時，必須使用中繼器用以連接各總線段，串聯的中繼器一般不超過4個；傳輸速率可選用9.6kbps~12Mbps，一旦設備投入運行，全部設備均需選用同一傳輸速率。電纜zui大長度取決于傳輸速率采用RS-485傳輸技術的PROFIBUS網絡使用9針D型插頭。當連接各站時，應確保數據線不要擰絞，系統在高電磁發射環境下運行應使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可提高電磁兼容性（EMC）。如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應在兩端與保護接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復蓋，以保持良好的傳導性。
（2）IEC1157-2傳輸技術
IEC1l57-2的傳輸技術用于PROFIBUS-PA，能滿足化工和石油化工業的要求。它可保持其本質安全性，并通過總線對現場設備供電。IEC1157-2是一種位同步協議，可進行無電流的連續傳輸，通常稱為H1。
（3）光纖傳輸技術
PROFIBUS系統在電磁干擾很大的環境下應用時，可使用光纖導體，以增加高速傳輸的距離。可使用兩種光纖導體：一種是價格低廉的塑料纖維導體，供距離小于50m情況下使用；另一種是玻璃纖維導體，供距離小于1km情況下使用。許多廠商提供總線插頭可將RS-485信號轉換成光纖導體信號或將光纖導體信號轉換成RS-485信號。
3. PROFIBUS總線存取控制技術
PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一樣的總線存取控制技術，它是通過OSI參考模型第2層（數據鏈路層）來實現的，它包括保證數據可靠性技術及傳輸協議和報文處理。在PROFIBUS中，第2層稱之為現場總線數據鏈路層（FDL，Fieldbus Data link）。介質存取控制（M A C， Medium Access Control）具體控制數據傳輸的程序，MAC必須確保在任何一個時刻只有一個站點發送數據。PROFIBUS協議的設計要滿足介質存取控制的兩個基本要求：
（1）在復雜的自動化系統（主站）間的通信，必須保證在確切限定的時間間隔中，任何一個站點要有足夠的時間來完成通信任務。
（2）在復雜的程序控制器和簡單的I/O設備（從站）間通信，應盡可能快速又簡單地完成數據的實時傳輸。
因此PROFIBUS主站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個主站在一個確切規定的時間內得到總線存取權（令牌），令牌在所有主站中循環一周的zui長時間是事先規定的。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進行。主站得到總線存取令牌時可依照主-從通信關系表與所有從站通信，向從站發送或讀取信息，也可依照主-主通信關系表與所有主站通信。所以可能有3種系統配置：純主-從系統、純主-主系統和混合系統在總線系統初建時，主站介質存取控制MAC的任務是制定總線上的站點分配并建立邏輯環。在總線運行期間，斷電或損壞的主站必須從環中排除，新上電的主站必須加入邏輯環第2層的另一重要工作任務是保證數據的高度完整性。PROFIBUS在第2層按照非連接的模式操作，除提供點對點邏輯數據傳輸外，還提供多點通信，包括廣播和選擇廣播功能
調用TCON指令
2、定義PLC_1 的 “TCON" 連接參數
PLC_1 的 TCON 指令的連接參數需要在指令下方的屬性窗口“Properties > Configuration > Connection parameter"中設置，如圖5所示。
連接參數說明：
End point | ：選擇通信伙伴，這里選擇“unspecified" |
Address | ：通信伙伴S7-300站的IP地址“192.168.0.3" |
Connection type | ：選擇通信協議為ISO on TCP |
Connection ID | ：連接的地址 ID 號，這個 ID 號在后面的編程里會用到 |
Connection data | ：創建連接時，系統會自動生成本地的連接 DB 塊，所有的連 接數據都會存在這個 DB 塊中。 |
：選擇本地 PLC_1作為主動連接，S7-300 CPU作為被動連接 | |
Address details | ：設定 TSAP 地址這里本地設置成“PLC_1"， TSAP ID自動為“50.4C.43.5F.31"，伙伴方設置成不設置TSAP(ASCII)，設置TSAP ID 為“E0.02.50.4C.43.5F.31"。 |
圖5 “TCON" 指令的連接參數
3、分配 “TCON" 的塊參數
在指令下方的屬性窗口“Properties > Configuration > block parameter"中設置，可以根據需要自己為“TCON" 塊相應的輸入輸出參數。好參數的塊，如圖6所示。其中M8.0作為啟動連接的觸發位，連接ID = 1與連接參數里面的設置相同。
圖6 “TCON" 的塊參數
4、在 PLC_1 的 OB1 中調用 “TSEND" 發送通信指令
首先創建一個發送數據塊，通過 “Project tree > PLC_1 > Program blocks > Add new block"，選擇 “Data block" 創建 DB 塊，選擇尋址，點擊“OK"鍵，如圖7所示。
圖7 創建一個發送數據塊DB3
打開創建的發送數據塊，在數據塊中定義發送數據區為 8個字節的數組，如圖8所示。
圖8 創建發送數據區
然后在OB1 中調用“TSEND"發送通信指令，并為“TSEND"參數。使用M0.3（ 2Hz 的時鐘脈沖）上升沿激活發送任務，發送數據區為P# DB3.DBX0.0 BYTE 8，連接 ID = 1與連接參數里面的設置相同，發送長度LEN=8。分配好參數的“TSEND"塊如圖9所示。
圖9 調用“TSEND"發送通信塊
5、在 PLC_1 的 OB1 中調用“TRCV"接收通信指令
同樣，先創建一個接收數據塊DB4 ，如圖10所示。“TRCV"接收通信指令的調用方法與“TSEND" 發送通信指令的調用方法相同，M8.1作為接收指令的使能位，如圖11所示。
圖10創建接收數據區
圖11 調用“TRCV"接收通信塊
6、在 PLC_1 的 OB1 中調用 “TDISCON"通信指令
后，為了斷開通信鏈接，我們需要調用“TDISCON"通信指令，如圖12所示。
圖12 調用“TDISCON"通信塊
3.3下載程序
至此，S7-1200側的組態和編程都已經完成，可以在項目編譯無錯誤后，直接下載到S7-1200 CPU中，并啟動CPU的運行。
4 S7-300 CPU的組態編程
S7-300帶PN接口的CPU支持ISO on TCP通信功能，通過該集成以太網接口組態ISO on TCP通信時，只能使用開放式通信的功能塊，這些的功能塊可以在STEP7 “ 通訊塊"的 “標準庫 "中找到，如圖13所示。
圖13 S7-300 CPU通信指令庫
庫中提供了下列通信功能塊：
′> FB 65 "TCON"，用于建立連接，連接時需要UDT65來提供參數
> FB 66 "TDISCON"，用于終止連接
> FB 63 "TSEND"，用于發送數據到S7站點、S5站點、PC站或者第三方設備
> FB 64 "TRCV" 用于從S7站點、S5站點、PC站或者第三方設備接收數據
要通過CPU 的 集成PN 接口實現開放的ISO on TCP通信，不能在Netpro網絡組態中直接建立連接，必須通過程序每個連接的參數。用于通信的FB標準功能塊，請參見附件提供的例程 "Sample_1 ( 50 KB ) " 或參考下載中心文檔《A0284 使用西門子PLC集成的PN口實現S5 兼容通信使用入門》提供的例程。下載鏈接：80490650
從附件提供的例程 "Sample_1 ( 50 KB ) " 中將把需要的程序塊拷貝到新建的項目中，包括：
> UDT 65 "TCON_PAR"，存放用戶通信參數
> FB420 "SET_ISO_ENDPOINT" ，用于修改UDT65內通信對象參數
> FC21， 被FB420調用
隨后，使用通信功能塊 FB65 "TCON"、FB66 "TDISCON"、FB63 "TSEND" 和 FB64 "TRCV" 完成程序的編寫
系統組成：
電源模塊 (PS)
（選件）
為S7-300/ET 200M 提供電源
將120/230V交流電壓轉變到所需要的24伏直流工作電壓
輸出電流2A、5A、10A
中央處理單元 (CPU)
多種CPU，有各種不同的性能，例如，有的CPU 上集成有輸入/輸出點，有的CPU上集成有PROFIBUS-DP通訊接口等。 接口模塊 (IM)
?
用于連接多機架配置的
SIMATIC S7-300 的機架。
最多配置4個機架。每個機架最多可以插入8個模塊。在4個機架上最多可安裝32個模塊。
IM 365
用于一個中央機架和一個擴展機架的配置中
IM 365/IM 361
用于一個中央機架和最多4個擴展機架的配置中
信號模塊 (SM)
用于數字量和模擬量輸入/輸出 通訊處理器 (CP)
用于連接網絡和點對點連接 功能模塊 (FM)
用于高速計數，定位操作 (開環或閉環控制) 和閉環控制。 存儲器
MMC DIN標準導軌
用于模塊安裝 前連接器
用于簡單而方便地連接傳感器和執行器
更換模塊時允許保持接線
采用編碼元件以避免更
換模塊時的錯誤
分為20針、40針兩種
S7－300主要支持的硬件有：
??（1）電源（PS）
??電源模塊提供了機架和CPU內部的供電電源，置于1號機架的位置。
??（2）中央處理器（CPU）
??CPU存儲并處理用戶程序，為模塊分配參數，通過嵌入的MPI總線處理編程設備和PC、模塊、其它站點之間的通訊，并可以為進行DP主站或從站操作裝配一個集成的DP接口。置于2號機架。
??（3）接口模塊（IM）
??接口模塊將各個機架連接在一起。不同型號的接口模塊可支持機架擴展或PROFIBUS?DP連接。置于3號機架，沒有接口模塊時，機架位置為空。
??（4）信號模塊（SM）
??通常稱為I/O（輸入/輸出）模塊。測量輸入信號并控制輸出設備。信號模塊可用于數字信號和模擬信號，還可用于進行連接，如傳感器和啟動器的連接。
??（5）功能模塊（FM）
??用于進行復雜的、重要的但獨立于CPU的過程，如：計算、位置控制和閉環控制。
??（6）通訊處理器（CP）
??模塊化的通訊處理器通過連接各個SIMATIC站點，如：工業以太網，PROFIBUS或串行的點對點連接等。
??后三個模塊在機架上可以任意放置，系統可以自動分配模塊的地址。
??需要說明的是，每個機架最多只能安裝8個信號模塊、功能模塊或通訊模塊。如果系統任務超過了8個，則可以擴展機架（每個帶CPU的中央機架可以擴展3個機架）。?
?各個模塊的性能具體如下：
??（1）電源模塊（PS）
??電源模塊用于將SIMATIC S7-300 連接到120/230V AC電源。
??（2）CPU模塊
??各種CPU 有各種不同的性能，例如，有的CPU 上集成有輸入/輸出點，有的CPU上集成有PROFI- BUS-DP通訊接口等。
?以上只是列出了部分指標，設計時還要參的手冊。
??（3）接口模塊
??接口模塊用于多機架配置時連接主機架(CR)和擴展機架 (ER)。S7-300通過分布式的主機架(CR)和3個擴展機架(ER)，可以操作多達32個模塊。運行時無需風扇。
??（4）信號模塊
??信號模塊用于數字量和模擬量輸入/輸出，又分DI/DO（數字量輸入/輸出）和AI/AO（模擬量輸入/輸出）模塊。
??①數字量輸入模塊：
??②數字量輸出模塊：
??③數字輸入/輸出模塊：
??④繼電器輸出模塊：
??⑤模擬量輸入模塊
??⑥模擬量輸出模塊：
??⑦模擬量輸入/輸出模塊