西门子DP总线电缆应用领域
每种总线大都有其应用的领域，比如FF、PROFIBUS-PA适用于石油、化工、、冶金等行业的控制领域；LonWorks、PROFIBUS-FMS、DevieceNet适用于楼宇、交通运输、农业等领域；DeviceNet、西门子DP总线适用于加工制造业，而这些划分也不是的，每种现场总线都力图将其应用领域扩大，彼此渗透。
大多数的现场总线都有一个或几个大型跨国公司为背景并成立相应的组织，力图扩大自己的影响、更多的市场份额。比如PROFIBUS以Siemens公司为主要支持，并成立了PROFIBUS用户组织。WorldFIP以Alstom公司为主要后台，成立了WorldFIP用户组织。
地区
为了加强自己的竞争能力，很多总线都争取成为或者地区的，比如PROFIBUS已成为德国，WorldFIP已成为法国等。
制造商
为了扩大自己产品的使用范围，很多设备制造商往往参与不止一个甚至多个总线组织。
协调
由于竞争激烈，而且还没有哪一种或几种总线能一统市场，很多重要企业都力图接术，使自己的总线能和其他总线相连，在中也出现了协调共存的局面。
工业自动化技术应用于各行各业，要求也，使用一种现场总线技术也很难所有行业的技术要求；现场总线不同于计算机网络，人们将会面对一个多种总线技术共存的现实。技术发展很大程度上受到市场规律、商业利益的制约；技术不仅是一个技术规范，也是一个商业利益的妥协产物。而现场总线的关键技术是彼此的互操作性，实现现场总线技术的统一是所有用户的愿望。
西门子DP总线电缆产品功能介绍：
3.3 监控页面组态
本例中用Wincc 来驱动Step7 的变量，实现对程序的监控。
（1）新建项目和添加驱动程序
新建项目时需设置项目类型、名称和路径。
选择变量--新建驱动程序--SIMAT-IC S7 PROTOCOL SUITE.此通信驱动程序支持多种网络协议和类型，此处选择MPI（和PLC 的通信协议一致），并设置站地址为2.
（2）组态变量
Wincc 变量类型主要有变量和内部变量。其中变量是真实值，位于PLC的存储器中。内部变量表示在Wincc中用来计算或模拟的内部值，不与PLC之间进行通信。每个变量在组态时需定义变量名称和类型。变量还需选择PLC中地址和数据格式变换。
（3）创建画面
画面是由图形编辑器来完成的。在该界面中可添加全部欲在运行状态下显示的内容。Wincc 的中提供了丰富的图形，只需选择拖入画面即可。“对象选项板”的“板”中列出了线、静态文本、输入输出域等对象；“控件板”中列出了时钟、控件、在线表格控件、在线趋势控件等。图3 是组态完成后的一个监控画面。
注意事项：
① 画面中需动态显示的文本框、图形、按钮、输入/输出域、条等一定要设置好连接的变量名，同时亦可在属性选项中更改显示等参数。
② 运行中如需采集、处理和归档工业现场的数据，并创建数据变化趋势曲线时，需先对数据进行归档处理，将其存储在归档数据库中，并用表格或趋势曲线的形式输出当前值或已归档值。
归档中要设置归档变量名、归档周期。图3 使用了Wincc Online Trend Control这个ActiveX 控件来显示数据变化趋势。
（4）创建脚本
Wincc 可以通过使用函数和使项目中的动态化，可自行建立项目函数，也可建立全局脚本来实现动态显示要求。
（5）设置运行属性和项目
在Wincc 资源器的左边子窗“计算机”进行设置。设置内容包括计算机的名称、运行画面的外观、起始画面、标题、画面大小等。
全部组态结束后，即可按钮，观看项目的动态可视化监控画面了。
注意事项：
① 若运行项目是从其他计算机上拷过来的，必须更改计算机名为当前计算机名。
② 选择在运行时需启动的组件，可选择图形运行、记录运行、变量记录运行等。
③ 热键在组态阶段不需屏蔽，当组态结束使用阶段，则须将所有热键屏蔽。
4 结语
通过这一控制的软硬件组态，可PLC技术、组态技术和PID控制技术，具有一定的实用价值。本文是基于西门子DP总线、Siemens PLC和Wincc组态，构建了一个典型的工业运行和监控。在具体构建中，因项目的差异，可灵活选择不同的组网和通信。本文提供的仅是一个范例，只要了基本，还可以将其进一步推广到其他控制领域。
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为了构建 PROFIBUS DP 网络，提供有不同类型的电缆，可不同类型应用的要求。一般地，应该使用所列出的电缆。有关网络组态的详细信息，请参见 PROFIBUS 网络手册。
UL
用于网络电缆的 UL 列表（）对于美国和加拿大市场尤为必需。根据电缆敷设在建筑物中位置来决定适当的要求。这适用所有电缆，这些电缆从一个机器敷设到一远程控制柜，位于电缆架上并保护着建筑物。通过 UL 的电缆在其名称后面附加字母“GP"（通用）。
Ex
用于本质 PROFIBUS DP 应用的电缆在其名称后面附加字母“IS"（本质）
屏蔽的双绞电缆，圆形截面
所有 PROFIBUS 总线电缆的特点：
电缆类型
全新的快速连接（FC）总线电缆为径向对称设计，可使用剥线工具。以此，可以快速、简便地安装总线接头。
不采用快速连接技术的总线电缆（取决于结构类型）
|
订货号 |
6XV1 830-0EH10 |
6XV1 831-2A |
6XV1 830-0JH10 |
6XV1 830-0GH10 |
|---|---|---|---|---|
|
产品类型描述 |
PROFIBUS FC |
PROFIBUS FC |
PROFIBUS FC |
PROFIBUS FC |
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适合的用途 |
多功能 |
通用电缆，用于本质分布式 I/O |
用于腐蚀及机械应力严重的工况 |
食品、饮料和烟草制造业 |
|
电缆名称 |
02YSY (ST) CY 1 × 2 × 0.64/2.55-1 50 KF 40 FR VI |
02YSY (ST) CY 1 × 2 × 0.65/2.56 BL KF40 FR |
02YSY (ST) CY 1 × 2 × 0.64/2.55-150 KF 40 FR VI |
02YSY (ST) C2Y 1 × 2 × 0.64/2.55-1 50 KF 40 |
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电气数据 |
||||
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单位长度的衰减测量 |
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42 dB/km |
42 dB/km |
42 dB/km |
42 dB/km |
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22 dB/km |
22 dB/km |
22 dB/km |
22 dB/km |
|
4 dB/km |
4 dB/km |
4 dB/km |
4 dB/km |
|
2.5 dB/km |
2.5 dB/km |
2.5 dB/km |
2.5 dB/km |
|
9.6 kHz 下的特征阻抗 |
270 Ω |
270 Ω |
270 Ω |
270 Ω |
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± 10% |
± 10% |
± 10% |
± 10% |
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38.4 kHz 下的特征阻抗 |
185 Ω |
185 Ω |
185 Ω |
185 Ω |
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± 10% |
± 10% |
± 10% |
± 10% |
|
特征阻抗，3 MHz ...20 MHz 时 |
150 Ω |
150 Ω |
150 Ω |
150 Ω |
|
± 10% |
± 10% |
± 10% |
± 10% |
|
标称特征阻抗 |
150 Ω |
150 Ω |
150 Ω |
150 Ω |
|
单位长度的回路电阻，总线大值 |
110 Ohm/km |
110 Ohm/km |
110 Ohm/km |
110 Ohm/km |
|
单位长度的屏蔽电阻，总线大值 |
9.5 Ohm/km |
9.5 Ohm/km |
9.5 Ohm/km |
9.5 Ohm/km |
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1 kHz 下的单位长度电容 |
28.5 nF/km |
28.5 nF/km |
28.5 nF/km |
28.5 nF/km |
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工作电压（有效值） |
100V |
100V |
100V |
100V |
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机械数据 |
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护套 |
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PVC |
PVC |
PUR |
PE |
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8 mm |
8 mm |
8 mm |
8 mm |
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0.4 mm |
0.4 mm |
0.4 mm |
0.4 mm |
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紫色 |
蓝色 |
紫色 |
黑色 |
确定PLC型号及其硬件配置的内容和 PLC的分类
不同型号的PLC具有不同的硬件组成和性能指标。它们的基本I／O点数和扩展范围，程序存储容量往往差别很大。因此，在进行PLC程序设计之前，要对所用PLC的型号，硬件配置（如内装型PLC是否要附加I／O板，通用型PLC是否要I／O模板等）作出选择。
（1）输入／输出点 输入点是与机床侧被控对象有关的按钮、开关、继电器和器触点等连接的输入接口，以及由机床侧直接连接到NC的输入接口（如减速：*DECX，*DECY…，跳过：SKIP等）。
输出点包括向机床侧继电器，指示灯等输出的接口。设计者对被控对象的上述I／O要逐一确认，并分别计算出的需要数量。选用的PLC所具有的I／O点数应比计算出的 I／O点数稍多一些，以备可能追加和变更控制性能的需要。
（2）存储容量 一般来说，普通CNC车床顺序程序的规模约1000步，小型加工中心约2000步。程序规模随机床的复杂程度变化，设计者要根据具体任务对程序规模作出估算，并据此确定合理的存储容量。
另外，所选择PLC的处理时间，指令功能，定时器、计数器、内部继电器的技术规格、数量等指标也应要求。
“内装型"PLC（或称“内含型"PLC、“集成式"PLC）从属于CNC装置，PLC与NC间的传送在CNC装置内部即可实现。PLC与MT间则通过CNC输入／输出接口电路实现传送（如图1所示）。
图1 具有内装型PLC的CNC机床框图
内装型PLC有如下特点：
1）内装型PLC实际上是CNC装置带有的PLC功能，一般是作为一种基本的或可选择的功能提供给用户。
2）内装型PLC的性能指标（如：输入／输出点数，程序总线大步数，每步执行时间、程序扫描周期、功能指令数目等）是根据所从属的CNC的规格、性能、适用机床的类型等确定的。其硬件和部分是被作为CNC的基本功能或附加功能与CNC其他功能一起统一设计、制造的。因此，硬件和整体结构十分紧凑，且PLC所具有的功能针对性强，技术指标亦较合理、实用，尤其适用于单机数控设备的应用。
3）在的具体结构上，内装型PLC可与CNC共用CPU，也可以单独使用一个CPU；硬件控制电路可与CNC其他电路制作在同一块印刷板上，也可以单独制成一块附加板，当CNC装置需要附加PLC功能时，再将此附加板插装到CNC装置上，内装PLC一般不单独配置输入／输出接口电路，而是使用CNC本身的输入／输出电路；PLC控制电路及部分输入／输出电路（一般为输入电路）所用电源由CNC装置提供，不需另备电源。
4）采用内装型PLC结构，CNC可以具有某些的控制功能。如：梯形图编辑和传送功能，在CNC内部直接处理NC窗口的大量信息等。
自70年代末以来，上的CNC厂家在其生产的CNC产品中，大多了内装型PLC功能。随着大规模集成电路的利用，带与不带PLC功能，CNC装置的外形尺寸已没有明显的变化。一般来说，采用内装型PLC省去了PLC与NC间的连线，又具有结构紧凑、可靠性好、安装和操作方便等优点，和在拥有CNC装置后，又去另外配购一台通用型PLC作控制器的情况相比较，无论在技术上还是经济上对用户来说都是有利的。
1、会现场总线（FoundationFieldbus 简称FF）
这是以美国Fisher-Rousemount公司为首的联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧洲等地150余家公司制定的WorldFIP协议于1994年9月合并的。该总线在自动化领域了广泛的应用，具有良好的发展前景。
会现场总线采用化组织ISO的开放化互联OSI的简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，另外了用户层。FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质防爆。后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2。FF的物理媒介的传输采用曼切斯特编码。
2、CAN（ControllerAreaNetwork控制器局域网）
早由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域，其总线规范已被ISO组织制定为，了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。CAN的传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗能力。CAN支持多主工作，并采用了非性总线仲裁技术，通过设置优先级来避免冲突，通讯距离远可达10KM/5Kbps/s，通讯速率可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个。已有多家公司了符合CAN协议的通信芯片。
西门子DP总线电缆产品特点：
西门子DP总线是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术[2-3],可实现现场级到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案[4].ProfiBus系列由ProfiBus-DP/FMS/PA三个兼容部分组成。其中ProfiBus-DP和PA的特点如下[1,5]:
西门子DP总线是适用于自动控制与分散I/O 之间的高速通信；可取代24 V 或4~20 mA 的串联式传输；使用RS 485传输技术或光纤媒体。
西门子DP总线是专为自动化设计；可将变送器和执行器连接到一根公共总线，可用于本质领域；数据传输采用扩展的ProfiBus-DP协议，还具有PA行规。
本文将采用ProfiBus-DP和ProfiBus-PA通信协议来构建控制。
2 架构
本控制用于模拟对工业现场液位、温度等信息的采集、处理，PID 控制和控制工艺流程的实时监控。通过西门子DP总线进行数据传输和交换，采用MPI通信与上位机进行通信和远程控制，从而使整个控制实现网络化和数字化。控制结构图如图1所示。
主要包含上位监控机、CPU、以太网通信模块、DP链路、分布式I/O和变频器DP从站、温度和压力变送器、阀门、电磁流量计等。CPU 采用Siemens 的S7300 315-2 DP,既具有多点通信功能的MPI 接口，又具有ProfiBus-DP通信功能[6].
3 组态
3.1 硬件组态
针对西门子S7-300 PLC 来说，其硬件组态是通过Step7 来实现的。组态主要包括以下几个步骤。
（1）新建项目
新建项目时需选择好存储路径和项目名称。
（2）添加工作站
右键新建的站点名字，选择SIMATIC300 Station.
（3）硬件配置[7]
双击Hardware 硬件配置界面，从右侧硬件列表中拖入机架，并按实际机架上模块的顺序依次添加电源、CPU（315-2DP）、AI/AO模块。DP/PA
西门子DP总线电缆产品注意事项：
① 硬件配置必须和实际PLC 上挂的模块一致，具体的设置参数要看模块左下方的订货号。
② CPU 地址设为2,其余模块地址从4 开始，且不能重复[8].
③ 设置ProfiBus网络参数为1.5 Mb/s（DP）。
④ 模块地址需记住，因为编程的时候要用到。尤其是AI/AO模块地址要记住，以保证数据的正确通信。
⑤ AI/AO模拟量模块的输入和输出通道类型此处设为两线制4~20 mA.
⑥ 硬件配置好后可选择保存编译。
（4）程序编写PLC 程序是用于实现现场数据的采集、处理，及Wincc监控页面和PLC之间的互联通信。
PLC 程序主要包含主程序块，故障诊断组织块，功能函数块FB41（连续控制PID），DB数据块。FB41函数块的参数设置是程序编写的重点，主要针对MAN_ON、PVPER_ON、PV_FAC、PV_OFF、LMN_FAC、LMN_OFF、SP_INT、LMN_PER 等参数进行设置。具体的定义和设置要求可通过查阅帮助文件来获取。
3.2 通信组态
在Step7 的option 选项里选择Set PG/PC Inter-face,把通信协议改为CP5611（MPI），“Diagnostics”
按钮页面。“Test”按钮显示正常，然后“Read”按钮读到PLC地址为2表示通信。
软硬件均编译通过后，即可下载进PLC.
