S7系列PLC电气控制设计与应用第10讲 S7 PLC的总线控制与GSD文件安装

1 引言

PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准，它广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其它领域自动化。PROFIBUS 已被纳入现场总线的国际标准IEC 61158 和欧洲标准EN 50170，并于2001年被定为我国的国家标准JB/T10308.3-2001。

与其它现场总线系统相比，PROFIBUS的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证，并经实际应用验证具有普遍性。目前已应用的领域包括加工制造、过程控制和自动化等。PROFIBUS开放性和不依赖于厂商的通信的设想，已在10多万成功应用中得以实现。市场调查确认，在德国和欧洲市场中PROFIBUS占开放性工业现场总线系统的市场超过40%。PROFIBUS有国际著名自动化技术装备的生产厂商支持，它们都具有各自的技术优势并能提供广泛的优质新产品和技术服务。

2 设备数据库文件GSD的文件特点

PROFlBUS设备具有不同的性能特点，如I/O信号的数量、诊断消息、总线传输速度和时间监视等，这些参数对每个设备类型和供应商来说都是不同的，而且通常汇编在技术手册内。为了帮助用户完成PROFIBUS的简单组态，通常把包含特定设备性能参数的电子表格称为设备数据库文件，即GSD文件。基于GSD文件的组态工具允许将不同供应商的设备简单地集成到一个单一网络中。

设备数据库文件以精确的格式提供对设备特性的全面描述。这些GSD文件是供应商为每种类型设备而准备并提供给PROFIBUS用户的。GSD文件能使组态系统读入PROFIBUS设备的特性，并在组态系统时利用这个信息。标准化的GSD数据将通信扩大到操作员控制级。使用基于GSD的组态工具可将不同厂商生产的设备集成在同一总线系统中，既简单又是对用户友好的。

GSD文件可以分为三个部分：

（1）一般规范。这部分包括生产厂商和设备的名称，硬件和软件的版本状况、支持的波特率、可能的监视时间问隔以及总线插头的信号分配；

（2）与DP主站有关的规范。这部分包括只运用于DP主站的各项参数(如连接从站的最多台数或上装和下装能力)。这一部分对从站没有规定；

（3）与DP从站有关的规范。这部分包括与从站有关的一切规范(如输入／输出通道的数量和类型、中断测试的规范以及输入／输出数据一致性的信息)。

GSD文件是ASCII文件．可以用任何一种ASCII编辑器编辑（如计事本、UltraEdit等），也可使用PROFIBUS用户组织提供的编辑程序GSDEdit。

GSD文件是由若干行组成，每行都用一个关键字开头，包括关键字及参数(无符号数或字符串)两部分。GSD文件中的关键字可以是标准关键字(在PROFIBUS标准中定义)或自定义关键字。标准关键字可以被PROFIBUS的任何组态工具所识别，而自定义关键字只能被特定的组态工具识别。

一个GSD文件的例子如下：

#Pr0 fi bus DP ；DP设备的GSD文件均以此关键存在

GSD Revision=1 ；GSD文件版本

VendorName="Meglev" ；设备制造商

Model Name="DP Slave" ；产品名称，产品版本

Revision="Version 01" ；产品版本号(可选)

RevisionNtmber=01 ；产品识别号

IdemNumber=0x01 ；协议类型（表示DP）

ProtocoI Ident=0 ；站类型(0表示从站)

StationType=0 ；不支持FMS．纯DP从站

FMS Supp=0 ；硬件版本

Hardware Realease="HW1.0" ；软件版本

Soltware Realease="SWl.0" ；支持9.6kbps波特率

9.6 supp=1 ；支持19.2kbps波特率

19.2 supp=l ；9.6kbps时最大延迟时间

MaxTsdr 9.6=60 ；19.2kbps时最大延迟时间

MaxTsdrl9.2=60 ；不提供RTS信号

RepeaterCtrl sig=0 ；不提供24V电压

24VPins=0 ；采用的解决方案

Implementation Type="SPC3" ；不支持锁定模式

FreezeMode Supp=0 ；不支持同步模式

SyncMode Supp=0 ；支持自动波特率检测

AutoBaud Supp=l ；不支持改变从站地址

Set SlaveAdd Supp=0 ；故障安全模式类型

Fail Safe=0 ；最大用户参数数据长度(0-237)

MaxUser PrmDataLen=0 ；用户参数长度

Usel prmDataLen=0 ；最小从站响应循环间隔

Min Slave Imervall=22 ；是否为模块站

Modular Station=l ；从站最大模块数

MaxModule=l ；最大输入数据长度

MaxInput Len=8 ；最大输出数据长度

MaxOutput Len=8 ；最大数据的长度(输入输出之和)

MaxData Len=16 ；最大诊断数据长度(6～244)Slave

MaxDiagData Len=6 ；从站类型

Family=3

Module=“Modulel”0x23，0x13 ；模块1，输入输出各4字节

EndModule

Module="Module2"0x27，0x17 ；模块2，输入输出各8字节

EndModule

3 STEP 7添加GSD文件

用户购买了PROFIBUS产品后，需要在STEP 7中进行添加该产品的GSD文件。一般都可以在网络上找到相应产品的GSD文件，如西门子PROFIBUS GSD文件大全的网址为http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/113652。

这里以FESTO公司的PROFIBUS产品为例进行添加GSD文件步骤介绍：

（1）从网络或供应商那里找到FESTO公司产品“CPX Terminal”（如图1所示）的GSD文件“CPX_095E.GSD”，推荐网址“http://www.procentec.com/gsd/”；

图1 FESTO公司产品CPX Terminal

（2）打开SIMATIC管理器中的HW Config（配置硬件）窗口，选择“选项”下的“安装GSD文件”菜单（如图2）；

图2 选择“选项”下的“安装GSD文件”菜单

（3）如图3选择“浏览”找到“GSD_059E.GSD”文件，并进行安装；

图3 选择“浏览”找到“GSD_059E.GSD”文件

（4）如图4确认安装GSD文件；

（5）在安装完成后，即可在HW Config的查找窗口中输入厂家名“FESTO”，并找到在“阀”的种类中发现CPX DP-V1 FESTO（如图5）。

图4 确认安装GSD文件

图5 安装GSD文件后的CPX DP-V1 FESTO

4 结语

在工程实践中，经常会碰到以下情况：即上位机采用西门子S7系列PLC，而现场控制设备（包括变频器、I/O模块等）则会通过PROFIBUS现场总线“挂”上其它更加适合的产品，比如在钢铁企业的流水线会采用ABB ACS系列变频器，它只要通过总线适配器NBPA-12就可以与上位机S7-400进行通讯。

为了确保现场控制的正确性，国际PROFIBUS组织专门针对各系列产品进行测试与认证，并授予该产品唯一的ID号，目前国内也有专门相关认证机构或实验室从事该业务。

PROFIBUS产品作为现场总线技术的支撑力量，其重要技术特征就是标准化和开放性，即声明基于PROFIBUS 技术的产品在技术上必须符合PROFIBUS 技术标准，必须能够与第三方厂家产品及系统互连。因此，PROFIBUS 产品的一致性和互操作性测试是必需的，是检验产品是否符合 PROFIBUS 技术标准，实现不同厂家产品互连、互操作的技术保证。

[1]李方园. 自动化综合实训教程[M].北京：科学出版社，2011.

[2]李方园. 西门子S7 PLC应用简明教程[M].北京：机械工业出版社，2013.

[3]李方园. 零起点学西门子S7-300/400 PLC[M].北京：机械工业出版社，2012.