安裝PROFIBUS-DP的標準方法是：有接地基準電位，即必須把所有模塊機架和負載電流回路與公共的基準電位（地）相連接，從而確保由于不合理的PROFIBUS-DP電纜鋪設或設備安裝不當而產生的干擾電流能被盡快分流掉。采用這種安裝方法時，將各個部件的接地（S7-300 PLC、ET200、SIMOVERT MASTERDRIVERS變頻器）連接到控制柜的公共接地點。在這種方式下，總線插頭連接器將PROFIBUS-DP電纜的屏蔽與網絡中所有的總線站相連接干擾電流通過連接的地線分流掉，從而防止了由干擾引起的故障。由于傳動系統需要較大的

電功率，因此動力電纜常常輸送高電壓和電流。如果這種電纜長距離與PROFIBUS-DP電纜并行鋪設，則會在PROFIBUS-DP電纜上產生電容性和電感性干擾，從而擾動網絡中的數據通信。為避免這種干擾，在鋪設PROFIBUS-DP電纜時，要確保PROFIBUS-DP電纜與其他電線電纜之間的距離。在施工中，盡可能地把電力電纜和PROFIBUS電纜分別鋪設在相互隔離的電纜橋架上。

    該系統投入使用后，系統運行穩定可靠，維護檢修工作量較少；變頻傳動系統響應速度快，定位準確可靠；可方便地與二級系統聯網，為全線自動化奠定基礎；**了產品質量，取得了較好的經濟效益。

①變頻器與主站S7-300的通信是通過在SIMOVERT MASTERDRIVERS上安裝CBP通信板來實現的。機柜型變頻器有6個槽可用來安裝可選板，CBP通信板可以安裝在任何一個槽位。通信板安裝完畢后就可以啟動進行配置，首先要確定站地址，這是通過變頻器參數設置完成的，其過程如圖7-8所示。CBP通信板有3個指示燈顯示通信狀態，分別是：紅色為運行燈；黃色為與變頻器進行數據交換燈；綠色為PROFIBUS-DP進行數據傳輸燈。只有當這3個指示燈同時閃爍時，系統通信才正常。

 圖7-8 CBP板的基本配置流程

圖7-8  CBP板的基本配置流程

    ②PROFIBUS-DP的數據通過報文的形式交換，每個報文傳輸的數據可分為兩組，需要用STEP 7進行硬件配置時設定。這兩組數據分別是參數PKW和過程數據PZD。PKW數據段是讀寫變頻器參數值及讀參數的全部特性；PZD數據段傳輸的是變頻器的控制信息，也就是變頻器的控制參數，由主站的S7-300 PLC向變頻器發出控制字和設**，變頻器則返回狀態字和實際值。PKW和PZD的數據長度可根據需要設定，同時可設定數據傳輸的速率。本系統中，PKW和PZD分別設定為4個字和2個字，通信數據傳輸速率為1.5Mb/s。

    ③變頻器通信控制參數的設置。變頻器參數設置的基本過程如下：變頻器送電后，首先將參數恢復為工廠設置，然后進行CBP板的配置，選擇P060-5進行系統設置，最后進行控制字和狀態字的連接設置，將矢量控制開關量和矢量控制連接量與PLC中定義的參數值和控制字連接。本系統的主要連接參數如表7-4所示。

④由于翻板機、輥道等設備需要比較準確的定位，并且生產節奏較快，因此每臺傳動變頻器都有外置的制動單元和制動電阻制動單元通過中間回路連接到變頻器上，當中間回路電壓達到預定值時，制動單元自動接通，阻止中間電壓繼續升高。與制動有關的參數中，P462為從靜止加速到參考頻率的時間，P463為加速時間的單位，P464為從參考頻率減速到靜止的時間，P465為減速時間的單位。根據工藝要求的不同，每臺變頻器設置不同的加減速時間。

現場總線網絡系統是近年來應用較為廣泛的**控制技術，其主要原因之一是現場總線系統實現了數字和模擬I/O模塊、智能信號裝置、過程調節裝置、可編程序控制器(PLC)和PC之間的數據傳輸，把I/O通道分散到實際需要的現場設備附近，使安裝和布線的費用開銷減少到較小，從而使成本費用大大降低。另外，標準化的現場總線具有“開放”的通信接口，允許用戶選用不同制造商生產的分散I/O裝置和現場設備，同時也可以方便地實現二級及三級網絡的連接。某鋼鐵廠中厚板三期工程精整區域由于設備數量較多，同時又分散在較大的范圍內，因此特別適合采用現場總線方式實現生產過程的自動化控制。

    中厚板精整區域的主要設備有冷床輸入輥道、輸入提升鏈、滾盤、輸出提升鏈及輸出輥道、潤滑站及冷床冷卻風機，另外還有火焰切割系統、運輸輥道、翻板機、電磁起重機等。中厚板廠的原有自動化設備絕大多數采用SIEMENS公司的產品，為了便于維護和網絡連接，精整區域的自動化控制設備也以SIEMENS的產品為主，PLC選用S7-300，型號為CPU315-2DP。傳動系統全部為SIMOVERT MASTERDRIVERS矢量控制型變頻器。其中，1#冷床及精整區域PROFIBUS-DP系統中，2#站S7-300為主站，本站的模塊均為冷床系統I/O點。3#站、17#站為遠程ET-200，其中3#站ET-200是精整系統的遠程I/O，17#站ET-200則作為冷床操作臺遠程I/O，4～8#站是I/O系統傳動變頻器，9～16#站是1#冷床系統傳動變頻器，18～21#站則是2#冷床系統傳動變頻器。

    S7-300 PLC的I/O地址分配表如表7-2所示，數字輸出對應MM440變頻器的高、中、低三種運行頻率，如表7-3所示。

    利用西門子STEP 7軟件編寫PLC梯形圖程序進行速度控制，梯形圖如圖7-6所示。

采用PLC變頻調速系統提高了系統運行的平穩性、工作的可靠性，操作與維護也很方便，同時節約了大量電能。由于系統在設置參數P1300時采用的是無速度反饋的矢量控制方式對電動機的速度進行控制，可以得到大的轉矩，改善瞬態響應特性，具有良好的速度穩定性，而且在低頻時可以提高電動機的轉矩。這種高爐主卷揚調速系統將會給企業帶來更大的效益。

 工業以太網（Industrial Ethernet）用于工廠管理和單元層的通信系統，符合IEEE802.3**標準，用于對時間要求不太嚴格、需要傳送大量數據的通信場合，可以通過網關來連接遠程網絡。它支持廣域的開放型網絡模型，可以采用多種傳輸媒體。西門子的工業以太網傳輸速率為10/100Mb/s，較多1024個網絡節點，網絡的較大范圍為150km。

    西門子的S7和S5這兩代PLC通過PROFIBUS（FDL協議）或工業以太網ISO協議，可以利用S5和S7的通信服務進行數據交換。

    CP通信處理器不會加重CPU的通信服務負擔，S7-300較多可以使用8個通信處理器，每個通信處理器較多能建立16條鏈路。

  工業現場總線PROFIBUS是用于車間級監控和現場層的通信系統，它符合EC61158標準（該標準中的類型3），具有開放性，符合該標準的各廠商生產的設備都可以接入同一網絡中。S7-300/400 PLC可以通過通信處理器或集成在CPU上的PROFIBUS-DP接口連接到PROFIBUS-DP網絡上。

    帶有PROFIBUS-DP主站／從站接口的CPU能夠實現高速和使用方便的分布式I/O控制，如圖6-2所示。對于用戶來說，系統組態和編程方法與處理集中式I/O完全相同。

圖6-2 S7-300/400 PLC的通信網絡

圖6-2   S7-300/400 PLC的通信網絡

    PROFIBUS的物理層是RS-485，較高傳輸速率為12Mb/s，較多可以與127個網絡上的節點進行數據交換。網絡中較多可以串接10個中繼器來延長通信距離。使用光纖作為通信介質，通信距離可達90km。

    如果PROFIBUS網絡采用FMS協議，工業以太網采用TCP/IP或ISO協議，S7-300可與其他公司的設備實現數據交換。

    可以通過CP342/343通信處理器將SMATIC S7-300 PLC與PROFIBUS-DP或工業以太網總線系統相連。可以連接的設備包括S7-300/400，S5-115U/H、編程器、個人計算機、SIMATIC人機界面( HMI)、數控系統、機械手控制系統、工業PC、變頻器和非西門子裝置。

    S7中可以作為主站設備的有：

    ①帶有PROFIBUS-DP接口的S7-300/400的CPU;

    ②CP443-5 IM467,  CP342-5或CP343-5;

    ③編程器PG;

    ④操作員面板OP。

S7中可以作為從站設備的有：

    ①分布式I/O設備；

    ②ET200B/L/M/S/X：

    ③通過通信處理器CP342的S7-300;

    ④帶DP接口的S7-300 CPU;

    ⑤S7-400（只能通過CP443-5）：

    ⑥帶EM277通信模塊的S7-200。

 MPI是多點接口(MultiPoint Interface)的簡稱，S7-300/400 CPU都集成了MPI通信協議，MPI的物理層是RS-485，較高傳輸速率為12Mb/s。PLC通過MPI能同時連接運行STEP7的編程器、計算機、人機界面（HIvll）及其他SIMATIC S7、M7和C7。STEP 7的用戶界面提供了通信組態功能，使通信的組態簡單容易。

    聯網的CPU可以通過MPI接口實現全局數據(GD)服務，周期性地相互進行數據交換，每個CPU可以使用的MPI連接總數為6～64個，具體數量與CPU的型號有關。

現場設備層的主要功能是連接現場設備，如分布式I/O、傳感器／驅動器、執行機構和開關設備等，完成現場設備控制及設備間連鎖控制。主站（PLC、PC或其他控制器）負責總線通信管理及與從站的通信。總線上所有設備生產工藝控制程序存儲在主站中，并由主站執行。

西門子的SIMATIC NET網絡系統如圖6-1所示，它將執行器／傳感器單獨分為一層，主要使用AS-I（執行器／傳感器接口）網絡。

 圖6-1 SIMATIC NET網絡系統

梯形圖中的狀態位指令以常開觸點或常閉觸點的形式出現。這些觸點的通斷取決于狀態字中的狀態位BR、OV、OS、CCO和CC1的狀態（如表3-16所示）。數學運算的結果等于0、不等于O、大于0、小于0、大于等于0、小于等于O都有對應的狀態位常開觸點和常閉觸點。CCO和CC1均為1時，表示數學運算指令有錯誤，UO常開觸點閉合。

以標有OV的觸點為例，OV（溢出位）為1時，標有OV的常開觸點閉合，常閉觸點斷開。

圖3-61中的I0.6為1時，執行整數減法指令SUB_I，如果運算結果有溢出（**出允許的范圍），狀態位OV為1，梯形圖中OV的常開觸點閉合。若I0.2的常開觸點也閉合，Q4.0被置位。

 西門子邏輯控制指令是指邏輯塊中的跳轉和循環指令。在沒有執行跳轉和循環指令之前，各語句按先后順序執行，這種執行方式稱為線性掃描。而邏輯控制指令終止了線性掃描，跳轉到地址標號( Label)所*的目的地址。然后，程序再次開始線性掃描。需要注意的是：跳轉指令不執行跳轉指令和標號之間的程序；跳轉可以是從上至下，也可以反向；跳轉指令只能在同一邏輯塊內跳轉，而不能在不同邏輯塊之間跳轉；在同一塊中，跳轉目的地址只能出現一次，否則，程序將不知道究竟往哪里跳轉。

    跳轉和循環指令的操作數是地址標號，標號較多有四個字符，*一個字符必須是字母，其余的可以是字母或數字。由于標號是指目的地址，所以又稱為目的地址標號。在語句表

中，目的標號與目的指令之間用“：”分隔，而在梯形圖中目的地址標號必須在一個網絡的開始。

    跳轉指令有幾種形式：無條件跳轉指令、多分支跳轉指令、與RLO和BR有關的跳轉指令、與信號狀態位有關的跳轉指令、與條件碼CCO和CC1有關的跳轉指令。

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