基于PROFIBUS下DP/DP COUPLER通讯模块的应用

2015-05-30郭彬任勇丁龙

科技创新与应用 2015年36期

郭彬　任勇　丁龙

摘要：随着工厂自动化水平的不断提高，总线技术被广泛的应用到各类控制之中，PROFIBUS就是目前常用的一种总线形式。通过使用PROFIBUS总线技术可以提高设备的可靠性和抗干扰能力，使设备性能大幅提高。文章主要介绍在石油专用管传输生产线上，不同设备之间通过DP/DP COUPLER通讯模块进行数据交换，用于解决生产中的信息交换的问题，从而为实现工厂自动化提供可行的解决方案。

关键词：PROFIBUS；DP/DP COUPLER；S7-300PLC

引言

在石油专用管生产线自动化安装调试过程中，经常会遇到多个主机设备与辅机设备厂家在不同时间调试设备，由于各个设备的调试进度不同，这时在安装调试过程中就需要预先定义好接口数据，如管号、管径、壁厚、钢管长度等，待设备完成了各自的调试后，这时不同设备之间就可以按照之前约定好数据信息进行信号交换，当然，这就存在如何进行信号交换。

通常，两个设备之间的I/O的信号交换是比较容易的，但是当遇到多个设备的I/O信号交换或者模拟量信号交换时就相对麻烦了，通过使用西门子DP/DP COUPLER通讯模块，将其作为一个从站组态到各自PLC控制系统的网络中就很容易解决上述问题。此通讯耦合模块即可以实现两个不同设备调试时互不影响，也可以提高设备的可靠性和抗干扰能力，使设备性能大幅提高。

1 DP/DP COUPLER 通讯模块的基本介绍

1.1 DP/DP COUPLER通讯模块的特点

DP/DP COUPLER通讯模块是西门子公司面向两个不同的系统为实现DP通讯而推出的一款硬件，其主要是用于连接两个Profibus-DP主站网络，以便在这两个主站网络之间进行数据通讯，其特点是当两个PROFIBUS-DP网络进行通讯时，即使两个网络的通讯速率和站地址不一致时，两个网络之间也可以正常通讯，并且两个网络电气隔离，当任何一个网络故障时并不会影响另一个网络的正常运行。

1.2 DP/DP COUPLER通讯模块模块面板概况

在DP/DP COUPLER通讯模块上共有6个指示灯，可以显示模块的运行状态，这6个指示灯分别是红色的SF1/SF2（系统错误指示））、红色的BF1/BF2（网络故障指示））、绿色的ON1/ON2（供电指示），通常在设备调试阶段这6个指示灯都被点亮，当设备调试正常时，红色的指示灯全部熄灭，绿色指示灯ON1/ON2常亮。

DP1和DP2拨码开关是用来对模块进行设置，将其拨至ON的位置表示设置有效，从上至下7个拨码开关可以设置（1-125）个站地址。除了用来设置站地址的拨码开关外，还有3个功能型拨码开关，分别是：ADDR拨码开关，此开关的位置决定PROFIBUS地址由拨码开关设置还是由step7软件设置，当拨至ON的位置，站地址通过step7软件在组态软件中设置，当处于OFF的位置，站地址通过模块本身的拨码开关来设置，需要注意的是使用拨码开关设置的新地址需要断电后在重新上电才有效；DIA拨码开关，在DP1网络中，当拨至ON的位置，网络2的输出数据发送给网络1的输入数据使能，当处于OFF的位置，网络2的输出数据发送给网络1的输入数据未使能，同理DP2网络；PS拨码开关，当拨至ON的位置，可以使DP/DP COUPLER通讯模块知道那个网络的24V电源连接到供电端子，也可使用诊断功能诊断是否供电电源有效。

1.3 两个网络之间数据通讯区的对应关系

对于DP/DP COUPLER 通讯模块连接的两个网段，通讯速率可以不同，因其非常适用不同速率的两个PROFIBUS-DP主站系统之间的数据通讯，但是对于通讯数据区，网络1的输入区和网络2的输出区完全对应，同样网络2的输入区和网络1的输出区完全对应，否则会造成通讯故障（图1）。

2 应用实例

某专用管生产线通过辅机非标设备将功能不同的主机设备有效的结合起来以满足生产需要。不同设备之间需要对管号、管径、壁厚等数据进行传输，以满足现场数据的统计及产品信息跟踪，因此产品在生产过程中，数据就需要在不同设备间进行动态的交换。

2.1 控制系统的组成

主机设备采用西门子S7-300PLC控制系统进行分布式I/O控制，主站使用的是西门子317-2DP CPU，通过PROFIBUS-DP网络上外挂MM440变频器、S120变频器及DP/DP COUPLER从站，本系统设定DP/DP COUPLER从站地址为9，输入输出类型为：8字节输入输出连续型（8 BYTE input/output consistent）。

辅机传输设备亦采用西门子S7-300PLC控制系统进行分布式I/O控制，主站使用西门子317-2DP的CPU，PROFIBUS-DP网络上外挂多个ET200M分站、多个S120变频器及DP/DP COUPLER从站。本系统设定DP/DP COUPLER从站地址为12，输入输出类型为：8字节输入输出连续型（8 BYTE input/output consistent）。

2.2 接口信息定义

设备信号交换的信息的定义是通过新建一个DB块来实现，这样有利于对信号交换信息进行管理，主机与辅机之间在上述组态中定义的是8字节输入输出连续型，这8字节中前2个字节定义了16个布尔型的位信号，此信号用于设备中开关量信号的交换，后6个字节定义了3个整型信号，此信号用于设备中速度、管径、壁厚等信号的交换处理。由（图2）可以看出主机与辅机设备接口信息的定义完全符合DP/DP COUPLER通讯模块中两个网络之间数据通讯区的对应关系，即网络1的输入对应网络2的输出，网络2的输入对应网络1的输出。

2.3 系统通讯的实现

当在step7软件中完成系统的组态与接口信息的定义后，就需要在程序中编程来实现通讯，由于在系统组态时使用的是带consistent的数据格式，因此需要调用系统数据块SFC14“DPRD_DAT”（读取DP从站的连续数据）与SFC15“DPWR_DAT”（向DP从站写入连续数据）来实现通讯。

主机程序的编写

CALL "DPRD_DAT" SFC14 "调用系统数据块SFC14"

LADDR：=W#16#19C "组态从站输入模块的首地址"

RET_VAL：=MW500 "返回值，检测系统状态"

RECORD ：=P#DB12.DBX0.0 BYTE 8 "所读用户数据的目的区域"

CALL"DPWR_DAT" SFC15 "调用系统数据块SFC14"

LADDR ：=W#16#19C "组态从站输出模块的首地址"

RECORD ：=P#DB12.DBX10.0 BYTE 8 "所写用户数据的源区域"

RET_VAL：=MW502 "返回值，检测系统状态"

辅机程序的编写