SIMATIC S7-1500與TIA博途軟件的使用

以下內容節選自機械工業出版社出版的西門子自動化技術叢書----《SIMATIC S7- 1500 與 TIA博途軟件使用指南》, 作者崔堅。更多更詳細的內容請您參考《SIMATIC S7- 1500 與 TIA博途軟件使用指南》一書。

網絡及通信服務的轉變

9.2網絡及通信服務的轉變

9.2.1 從PROFIBUS到PROFINET的轉變

PROFIBUS基於RS485網絡,現場安裝方便,通信速率可以根據PROFIBUS電纜長度靈活調整,通信方式簡單。第三方廠商支持的PROFIBUS設備種類較多,在以往的使用中深受廣大工程師和現場維護人員的青睞。隨著工業的快速發展,控制工藝對工業通信的實時性和數據量又有了更高的要求,同時也需要將日常的辦公通信協議應用到工業現場中。著眼於未來,西門子公司在十多年前就已經推出PROFINET,到目前為止已經大規模地應用在各個行業中。

基於工業以太網的PROFINET完全滿足現場實時性的要求。通過PROFINET可以實現通信網絡的一網到底,即從上到下都可以使用同一種網絡,如圖9- 2所示,便於網絡的安裝、調試和維護(強烈建議控制網絡與監控網絡使用不同的子網)。每一個S7-1500 CPU都集成了PROFINET接口,此外,考慮項目集成的便易性,在大型PLC CPU1516/CPU 1517/CPU 1518也集成了PROFIBUS接口,但是隻能作為主站。

SIMATIC S7-1500與TIA博途軟件的使用

圖9- 2PROFINET 一網到底

1) PROFINET對比PROFIBUS的優點

  • 為了繼承PROFIBUS的使用方式,在TIA博途軟件配置上基本相同。
  • 實時性強,站點最短更新時間可以達到250μs(基於2.2版本),並且各個站點的更新時間可以單獨設置。
  • 一個控制器可以連接多達512個站點(例如S7-1518 CPU)。
  • 控制器可以同時作為IO控制器(相當於PROFIBUS主站)和IO設備(相當於PROFIBUS從站)。
  • 基於以太網,支持靈活的拓撲,如星型、樹型、環型、混合型等。
  • 可以使用無線網絡進行通信。
  • 集成WEB功能,可以查看報文的出錯率。
  • 診斷方便。
  • 通信數據量大。
  • 沒有終端電阻的限制。

2) PROFINET對比PROFIBUS的弱點及應對方法

  • 兩個相鄰站點不能超過100米,超過100米,則需要在2站點間加上一個交換機作為中繼器。如果距離較長,考慮到成本可以使用光纖。
  • 中間站點不能掉電,否則後面的網絡不能通信,使用環網可以解決這個問題。
  • 對於原有項目,如不想改動PROFIBUS網絡,可以使用IE/PB link網關進行不同網絡間的轉換。

3) 兩種網絡抗干擾性的探討

  • 兩種網絡都使用屏蔽雙絞線,一般來說,在物理層上抗干擾性應該是相同的,除非是屏蔽層更密。
  • PROFINET使用RJ45以太網接口,與外部信號隔離,站點間沒有電位差的問題。因此,不會存在PROFINET燒接口的問題,但是一定注意不要超過最大的隔離電壓。
  • 現場許多PROFIBUS瞬間掉站的問題往往不是干擾的問題,而是接線與安裝的問題,或是使用非標的接頭和電纜,或是在後期的技改中沒有按照規範接線,看似簡單,但是如果在安裝和接線時不注意細節,就可能造成故障頻出。PROFINET的安裝與拓撲與以太網相同,安裝技術已經非常成熟,並且沒有PROFIBUS對網絡拓撲和終端電阻的要求,這樣在實際應用中可以避免上述的絕大部分問題。

9.2.2 MPI接口被PROFINET接口替代

與S7-300/400不同,每一個S7-1500 CPU標配一個以太網接口(自帶兩**換機),向上可以連接HMI,向下可以連接分佈式I/O,橫向可以進行PLC站點間的通信。同時,該以太網接口也可以用於編程與調試,不需要特殊的適配器。使用PC機上的以太網接口就可以進行通信,眾多功能與優點遠超MPI,這也是S7-1500系統沒有MPI接口的原因。

9.2.3 基於PROFIBUS通信服務的變化

PROFIBUS標準的三種通信服務有DP、PA和FMS。FMS用於主站間數據通信,配置過程非常繁瑣,近些年少有使用;除此之外,基於PROFIBUS的FDL通信服務用於西門子S7-300/400主站間的通信,在PN接口推出後,FDL因性價比低的原因而使用減少。基於以上考慮,S7-1500系統中將不再使用FMS、FDL通信服務。



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