在复杂运动控制应用领域,除了 SIMATIC 和 SINUMERIK,现在西门子还提供SIMOTION运动控制系统。这一系统将运动控制功能和其他方便的控制功能合而为一。SIMOTION 将复杂运动控制功能组合到一个运动控制系统内(可扩展),用于具有公共工程系统的各种硬件平台,从而大大提高了机器设
PROFIBUS的大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证,并经实际应用验证具有普遍性。目前已广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等领域。PROFIBUS由3个兼容部分组成,即PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery,分布I/O系统)、PROFIBUS-PA(Process Automation,现场总线信息规范)和PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification,过程自动化)。
1.PROFIBUS的协议结构
PROFIBUS协议结构是根据ISO7498国际标准,以OSI作为参考模型的。PROFIBUS-DP定义了第1、2层和用户接口。第3到7层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能,并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为。PROFIBUS-FMS定义了第1、2、7层,应用层包括现场总线信息规范(FMS)和低层接口(LLI)。FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务;LLI协调不同的通信关系并提供不依赖设备的第2层访问接口。PROFIBUS-PA的数据传输采用扩展的PROFIBUS-DP协议。另外,PA还描述了现场设备行为的PA行规。根据IEC1157-2标准,PA的传输技术可确保其本质安全性,而且可通过总线给现场设备供电。使用连接器可在DP上扩展PA网络。
2.PROFIBUS的传输技术
PROFIBUS提供了三种数据传输型式:RS-485传输、IEC1157-2传输和光纤传输。
(1) RS-485传输技术
RS-485传输是PROFIBUS常用的一种传输技术,通常称之为H2。RS-485传输技术用于PROFIBUS-DP与PROFIBUS-FMS。
RS-485传输技术基本特征是:网络拓扑为线性总线,两端有有源的总线终端电阻;传输速率为9.6kbps~12Mbps;介质为屏蔽双绞电缆,也可取消屏蔽,取决于环境条件;不带中继时每分段可连接32个站,带中继时可多到127个站。
RS-485传输设备安装要点:全部设备均与总线连接;每个分段上多可接32个站(主站或从站);每段的头和尾各有一个总线终端电阻,确保操作运行不发生误差;两个总线终端电阻必须一直有电源;当分段站过32个时,必须使用中继器用以连接各总线段,串联的中继器一般不过4个;传输速率可选用9.6kbps~12Mbps,一旦设备投入运行,全部设备均需选用同一传输速率。电缆大长度取决于传输速率。
采用RS-485传输技术的PROFIBUS网络好使用9针D型插头。当连接各站时,应确保数据线不要拧绞,系统在高电磁发射环境下运行应使用带屏蔽的电缆,屏蔽可提高电磁兼容性(EMC)。如用屏蔽编织线和屏蔽箔,应在两端与保护接地连接,并通过尽可能的大面积屏蔽接线来复盖,以保持良好的传导性。
(2)IEC1157-2传输技术
IEC1l57-2的传输技术用于PROFIBUS-PA,能满足化工和石油化工业的要求。它可保持其本质安全性,并通过总线对现场设备供电。IEC1157-2是一种位同步协议,可进行无电流的连续传输,通常称为H1。
(3)光纤传输技术
PROFIBUS系统在电磁干扰很大的环境下应用时,可使用光纤导体,以增加高速传输的距离。可使用两种光纤导体:一种是价格低廉的塑料纤维导体,供距离小于50m情况下使用;另一种是玻璃纤维导体,供距离小于1km情况下使用。许多厂商提供总线插头可将RS-485信号转换成光纤导体信号或将光纤导体信号转换成RS-485信号。
3. PROFIBUS总线存取控制技术
PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一样的总线存取控制技术,它是通过OSI参考模型第2层(数据链路层)来实现的,它包括保证数据可靠性技术及传输协议和报文处理。在PROFIBUS中,第2层称之为现场总线数据链路层(FDL,Fieldbus Data link)。介质存取控制(M A C, Medium Access Control)具体控制数据传输的程序,MAC必须确保在任何一个时刻只有一个站点发送数据。PROFIBUS协议的设计要满足介质存取控制的两个基本要求:
1)在复杂的自动化系统(主站)间的通信,必须保证在确切限定的时间间隔中,任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务。
2)在复杂的程序控制器和简单的I/O设备(从站)间通信,应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。
因此PROFIBUS主站之间采用令牌传送方式,主站与从站之间采用主从方式。令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权(令牌),令牌在所有主站中循环一周的长时间是事先规定的。在PROFIBUS中,令牌传递仅在各主站之间进行。主站得到总线存取令牌时可依照主-从通信关系表与所有从站通信,向从站发送或读取信息,也可依照主-主通信关系表与所有主站通信。所以可能有3种系统配置:纯主-从系统、纯主-主系统和混合系统。
在总线系统初建时,主站介质存取控制MAC的任务是制定总线上的站点分配并建立逻辑环。在总线运行期间,断电或损坏的主站必须从环中排除,新上电的主站必须加入逻辑环。
第2层的另一重要工作任务是保证数据的高度完整性。PROFIBUS在第2层按照非连接的模式操作,除提供点对点逻辑数据传输外,还提供多点通信,包括广播和选择广播功能。
4.PROFIBUS-DP基本功能
PROFIBUS-DP用于现场设备级的高速数据传送,主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站(PLC)程序循环时间短。除周期性用户数据传输外,PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理。
(1)PROFIBUS-DP基本特征
采用RS-485双绞线、双线电缆或光缆传输,传输速率从9.6kbps到12Mbps。各主站间令牌传递,主站与从站间为主-从传送。支持单主或多主系统,总线上多站点(主-从设备)数为126。采用点对点(用户数据传送)或广播(控制指令)通信。循环主-从用户数据传送和非循环主-主数据传送。控制指令允许输入和输出同步。同步模式为输出同步;锁定模式为输入同步。
DP主站和DP从站间的循环用户有数据传送。各DP从站的动态激活和可激活。DP从站组态的检查。强大的诊断功能,三级诊断信息。输人或输出的同步。通过总线给DP从站赋予地址。通过总线对DP主站(DPM1)进行配置,每DP从站的输入和输出数据大为246字节。 所有信息的传输按海明距离HD=4进行。DP从站带看门狗定时器(Watchdog Timer)。对DP从站的输入/输出进行存取保护。DP主站上带可变定时器的用户数据传送监视。
每个PROFIBUS-DP系统包括3种类型设备:类DP主站(DPM1)、第二类DP主站(DPM2)和DP从站。DPM1是是中央控制器,它在预定的周期内与分散的站(如DP从站)交换信息。典型的DPM1如PLC、PC等;DPM2是编程器、组态设备或操作面板,在DP系统组态操作时使用,完成系统操作和监视目的;DP从站是进行输入和输出信息采集和发送的外围设备,是带二进制值或模拟量输入输出的I/O设备、驱动器、阀门等。
经过扩展的PROFIBUS-DP诊断能对故障进行快速定位。诊断信息在总线上传输并由主站采集。诊断信息分3级:本站诊断操作,即本站设备的一般操作状态,如温度过高、压力过低;模块诊断操作,即一个站点的某具体I/O模块故障;通道诊断操作,即一个单独输人/输出位的故障。
?西门子这个动化行业的巨人在simatic产品的历史长河里又一次投了一颗砾石激起了一片涟漪而这颗砾石的名字就叫作s7-1200,从产品命名上来看更像是s7-200的一个延伸或者升级,在这里笔者想详细的讲解一下这款产品,在讲解之前我觉得应该了解一下西门子plc的家族史。?
1、西门子plc的历史?
从西门子公司1872进入以来,自动化前进的之路一直有西门子自动化产品相伴,说到西门子的plc大家都能说出那些耳熟能详的型号s7-200/300/400,但是可能大家并不知道这些产品并非所有都是西门子的德国血统,s7-300/400采用的是step7编程而s7-200则采用step7micro/win编程,曾经有很多人都叹息过为什么熟悉了s7-300产品之后再去学s7-200产品仿佛换了一个公司产品而需要从头学起反之亦然。这是为什么呢?这就是因为s7-200产品是西门子利用收购的一家美国公司开发软件和产品,为了能够争夺plc的低端市场而整合上市的。相信大家也看出来s7-200的编程模式和sm特殊寄存器设置都能够找到一些美日式plc编程模式的痕迹,而西门子也一直寻找合适的时机开发属于德国血统的低端plc产品,就在2009年s7-1200这款产品应运而生。?2、s7-1200的市场定位?
有控友说s7-1200是s7-200的一个简单的升级,可以说这句话说得知其然而不知其所以然,因为它确实不是升级而是替代,为什么这样说呢!因为s7-1200的这个产品是西门子低端plc产品的一记重拳。西门子已经停止除在的s7-200cn系列以外的s7-200生产线,s7-200cn以其低廉的价格还要争夺第三发展中的自动化市场份额。而在欧美低端市场将全部被s7-1200产品覆盖。在有很多厂商相继推出兼容s7-200的模块这也使得西门子在低端市场的份额占去一部分,所以为了降低成本而保住市场还要延续200cn系列的辉煌,而西门子将会把新的通讯和控制技术应用在s7-1200这款产品上同样西门子也将会用s7-1200这款产品强力打造全球plc中低端市场。?
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