西門子模塊6ES7322-1HH01-0AA0詳解

SIEMENS潯之漫智控技術(shù)（上海）有限公司

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1 前言

　　近幾年來，PLC 因其可靠性高、編程簡(jiǎn)單、抗干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但PLC 在人機(jī)交互性能方面較弱，而工業(yè)控制計(jì)算機(jī)具有良好的人機(jī)界面及控制決策能力，因此，將二者結(jié)合起來可有效實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程的綜合控制。

　　為了在DCS和PLC之間實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，完成邏輯聯(lián)鎖控制，那么解決DCS和PLC之間的數(shù)據(jù)通信成為系統(tǒng)成敗的重要因素。

　　2 通信協(xié)議

　　2.1 TPS系統(tǒng)協(xié)議

　　TPS系統(tǒng)支持兩種技術(shù)協(xié)議，一種是Modicon公司的Modbus 協(xié)議，一種是Allen-Bradley（以下簡(jiǎn)稱A-B）協(xié)議.使用A-B協(xié)議時(shí)設(shè)備端需配置支持AB公司全雙工DF1協(xié)議接口。Modicon公司的Modbus協(xié)議可以在不同網(wǎng)絡(luò)之間通信，支持的網(wǎng)路包括Modbus，Modbus+工業(yè)以太網(wǎng)，以及標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)路：WAP和以太網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)間通過設(shè)備的內(nèi)置端口或網(wǎng)絡(luò)適配器等來相互訪問?；贛odbus協(xié)議的各設(shè)備采用主從技術(shù)通信。網(wǎng)路中某一臺(tái)機(jī)器作為主機(jī)發(fā)請(qǐng)求，其他及其機(jī)器作為從機(jī)做出應(yīng)答，主機(jī)可以尋址個(gè)獨(dú)立從機(jī)，也可以向所有從機(jī)廣播，被尋址的從機(jī)向主機(jī)返回

　　消息，Modbus協(xié)議建立了主機(jī)發(fā)出查詢請(qǐng)求的格式：包括從機(jī)地址，功能碼，數(shù)據(jù)，校驗(yàn)；從機(jī)響應(yīng)消息的格式為從機(jī)地址，功能碼，數(shù)據(jù)，校驗(yàn)；如果發(fā)生錯(cuò)誤；從機(jī)將返回一條出錯(cuò)消息。一般來說。通訊數(shù)量少且要以文本為主的通訊采用Modbus ASCII規(guī)約，通訊數(shù)量大且是二進(jìn)制數(shù)值時(shí)則采用Modbus RTU模式通訊。消息中的每個(gè)字節(jié)包含兩個(gè)十六進(jìn)制數(shù)，本系統(tǒng)中Tps系統(tǒng)采用的是Modbus RTU規(guī)約，一條Modbus 網(wǎng)絡(luò)中可以容納16個(gè)節(jié)點(diǎn)，但只允許在一個(gè)主設(shè)備即DCS控制器.

　　2.2 Modbus 通信傳輸

　　有兩種傳輸方式：一種是ASCⅡ模式：當(dāng)控制器設(shè)為在Modbus網(wǎng)絡(luò)上以ASCII美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼）模式通信，在消息中的每個(gè)8Bit字節(jié)都作為兩個(gè)ASCII字符發(fā)送。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是字符發(fā)送的時(shí)間間隔可達(dá)到1秒而不產(chǎn)生錯(cuò)誤.

　　另一種是RTU模式:當(dāng)控制器設(shè)為在Modbus網(wǎng)絡(luò)上以RTU（遠(yuǎn)程終端單元）模式通信，在消息中的每個(gè)8Bit字節(jié)包含兩個(gè)4Bit的十六進(jìn)制字符。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：在同樣的波特率下，可比ASCII方式傳送更多的數(shù)據(jù)。

　　2.3 TPS系統(tǒng)SI FTA

　　TPS系統(tǒng)SI卡的FTA有兩種，Moudbus SI FTA的串行接口支持Moudbus的RTU協(xié)議，使用的通信

　　方式是ELA-232D或者EIA-422．485D，同時(shí)也支持PLC的多分支網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。SI與子系統(tǒng)進(jìn)行直接的數(shù)據(jù)通訊，子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可被采集到APM和HPM中，這些數(shù)據(jù)可以直接用于數(shù)據(jù)采集或者用于控制策略中。

　　2.4 通信接口

　　標(biāo)準(zhǔn)的Modbus口是使用RS-232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號(hào)位、傳輸波特率、奇偶校驗(yàn)?？刂破髂苤苯踊蚪?jīng)由Modem組網(wǎng)。TPS系統(tǒng)和西門子PLC系統(tǒng)都有開放的硬件接口和通信協(xié)議，具有良好的兼容性。TPS系統(tǒng)提供SI串行接口卡，帶有1個(gè)RS一232接口和1個(gè)RS一485／422接口，現(xiàn)采用RS一485口。該串行口可接l5臺(tái)子系統(tǒng)，通信距離可達(dá)1200m。西門子PLC系統(tǒng)提供通信卡CP341一RS422／485，可進(jìn)行串行口數(shù)據(jù)的收發(fā)。

　　3 硬件方案的實(shí)施

　　3.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

　　由于在我公司使用的DCS系統(tǒng)中，以TPS的系統(tǒng)居多，在PLC方面以S7-300為例，所以本系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：2臺(tái)GUS操作站互為備用；1臺(tái)NIM負(fù)責(zé)GUS和過程控制器HPM通信；1臺(tái)HM為歷史模件。過程控制級(jí)由1套HPM及幾套PLC組成。1個(gè)PLC主要負(fù)責(zé)1個(gè)包單元，HPM負(fù)責(zé)其它所有模擬數(shù)字點(diǎn)的檢測(cè)和控制。TPS系統(tǒng)和西門子PLC系統(tǒng)由SI卡連接，通過RS一485口進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這樣主控就能更加準(zhǔn)確的了解裝置的運(yùn)行情況，尤其是對(duì)包單元設(shè)備的了解。并能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制.在此由4個(gè)包單元，4個(gè)PLC為例，TPS系統(tǒng)安裝在控制室，PLC系統(tǒng)則安裝在現(xiàn)場(chǎng). 如圖1所示：