Projekt Komputerowych Systemów Sterowania

Gliwice, 7 stycznia 2007-01-07
Projekt Komputerowych Systemów
Sterowania
Wymiana danych pomiędzy dwoma sterownikami
Siemens S7-300 po sieci Profibus DP
Janusz Serwin
KSS, sem. 9
Informacje ogólne
Profibus jest standardem sieci przemysłowej czasu rzeczywistego. W sieci może być
do 127 sterowników. Rozległość sieci zależy od zastosowanego medium transmisji. Profibus
może pracować z następującymi prędkościami transmisji:
9600 bit/sek
19200 bit/sek
93,75 Kb/sek
187,5 Kbit/sek
500 Kbit/sek
1500 Kbit/sek
12000 Kbit/sek
ProfiBus jest siecią deterministyczną. Komunikacja odbywa się na zasadzie
master/slave lub master/master.
Istnieje także Profibus DP. Jest to transmisja służąca do bardzo szybkiej obsługi
zdecentralizowanych urządzeń we/wy. Sterownik przez cały czas non-stop odpytuje lokalne
sterowniki we/wy.
Okablowanie i terminator sieci dla Profibus DP
Jako kable transmisyjne wykorzystuje się dwużyłowe ekranowane przewody
miedziane. Wszystkie urządzenia w sieci łączy się w strukturze linii. Początek i koniec
segmentu musi być zakończony terminatorem. Oba terminatory muszą mieć ciągłe zasilanie,
aby zapewnić poprawną transmisję. Zazwyczaj terminator załączany jest bezpośrednio
na wtyczce. Dostępne na rynku wtyczki pozwalają na bezpośrednie dołączenie kabla
bezpośrednio wchodzącego do danej stacji i kabla wychodzącego z niej. Pozwala
to na łączenie i rozłączanie stacji bez przerywania transmisji danych.
Poniższy rysunek przedstawia schemat kabla i terminatora:
Okablowanie i terminator dla sieci Profibus DP
Przykładowa konfiguracja sprzętowa sieci Profibus DP oraz sposób załączenia terminatorów:
Przykładowa konfiguracja dla jednego procesora, 5 modułów wejść cyfrowych
rozmieszczonych na dwóch sieciach Profibus DP.
Powyższa konfiguracja w środowisku Step 7:
Konfigurację sieci Profibus DP możemy wygenerować także poprzez moduł programu Step 7
o nazwie NetPro. Przykładowa konfiguracja jest widoczna na poniższym rysunku:
Na powyższych konfiguracjach widać, że każdemu modułowi w sieci Profibus DP musi być
przyporządkowany odpowiedni unikalny adres (tutaj 3-7).
Konfiguracja sprzętowa wymiany danych pomiędzy dwoma sterownikami:
Instrukcja opisuje konfigurację dwóch sterowników połączonych w trybie Master-Slave.
W celu rozpoczęcia konfiguracji sprzętowej należy utworzyć nowy projekt w Simatic
Manager (File → New). W polu ‘Name’ wpisać nazwę projektu.
Konfigurowane będą dwie osobne stacje, które nazwane będą Master_DP i Slave_DP.
Aby je stworzyć należy w oknie projektu prawym przyciskiem myszy wybrać
‘Insert New Object → Simatic 300 Station’ dla każdej z osobna.
Po dodaniu sterowników okno projektu powinno wyglądać następująco:
Następnie należy ustawić konfigurację sprzętową sterownika Master_DP. Aby
to uczynić należy dwukrotnie kliknąć na ikonę Hardware w sterowniku Master_DP:
Program automatycznie przełączy się w środowisko konfiguracji sprzętowej
dla sterownika Master_DP (HW Config). Jego wygląd jest następujący:
Powyższy rysunek przedstawia okno konfiguracji sprzętowej. W Panelu
konfiguracyjnym tworzymy konfigurację sterownika. Tabela konfiguracja dostarcza
informacji na temat aktualnie zaznaczonego elementu (CPU, moduł we/wy, moduł
komunikacyjny itp.) w Panelu konfiguracyjnym. Po prawej stronie widać Katalog sprzętowy,
z którego możemy wybrać interesujące nas elementy sterownika. Poniżej można odczytać
informacje na temat zaznaczonego aktualnie elementu w Katalogu sprzętowym (szczególnie
ważny jest dokładny numer dodawanego elementu wraz z jego wersją).
Należy teraz dokładnie opisać z jakich elementów składa się sterownik, który chcemy
skonfigurować. Należy rozpocząć od wyboru szyny montażowej dla sterownika rodziny
SIMATIC 300. Robimy to podobnie jak w module Projekt Manager poprzez kliknięcie
prawym przyciskiem myszy i wybór opcji ‘Insert Object’, a następnie wybrać
SIMATIC 300 → RACK-300 → Rail podobnie jak na poniższym rysunku:
Na Panelu konfiguracyjnym pojawiła się pusta szyna montażowa z wierszami
reprezentującymi numery slotów. Slot 1. jest zarezerwowany dla zasilacza, slot 2
dla jednostki centralnej, natomiast slot 3 dla modułu interfejsowego potrzebnego w przypadku
potrzeby rozszerzenia podstawowej szyny nośnej o dodatkowe moduły umieszczone na innej
szynie nośnej.
Klikamy na 2 slocie (CPU) prawym przyciskiem myszy i wybieramy ‘Insert Object’.
Dokonujemy następującego wyboru (ważnym jest aby numer wybranego procesora zgadzał
się z tym, który jest napisany na samym module CPU):
CPU 314C-2 DP → 6E7S 314-6CG0B-0AB0 → V2.0
Zostaniemy poproszeni o wybór adresu sieci Profibus, którą system przypisze
do konfigurowanego CPU:
Klikając na ‘New…’ uzyskamy okno konfiguracyjne sieci Profibus, w którym można
zmienić nazwę sieci Profibus przypisanej do procesora, prędkość transmisji, itp. Wybieramy
ustawienia domyślne, więc jedynie potwierdzamy to okno. Po potwierdzeniu otrzymamy
następującą konfigurację sterownika:
W powyższej konfiguracji widać, że oprócz procesora dodane zostały moduły
standardowo dołączane z tym procesorem w wersji compact np. cyfrowy moduł we/wy
(DI24/DO16), analogowy moduł we/wy (AI5/AO2) – nie trzeba ich dodawać osobno
do konfigurowanego sprzętu. W tabeli konfiguracyjnej można zaobserwować także
dodatkowe informacje o adresach we/wy przyporządkowanym odpowiednim modułom
(informacje potrzebne przy programowaniu sterownika). W panelu konfiguracyjnym można
wyróżnić pustą sieć Profibus DP (do niej dołączony zostanie drugi sterownik jako Slave_DP).
Zamykamy moduł konfiguracji sprzętowej (HW Config), zapisujemy zmiany.
Przechodzimy do modułu SIMATIC Manager.
Teraz należy w skonfigurować sprzętowo stację Slave_DP w podobny sposób
jak zostało to opisane powyżej. Przy wyborze adresu węzła wybieramy pierwszy dostępny
(najprawdopodobniej 3) na tej samej dostępnej do wyboru sieci Probibus DP utworzonej
przy konfiguracji sterownika Master_DP:
Następnie dwukrotnie klikamy na slot X2 – DP. Uzyskamy okno właściwości sieci
Profibus DP. Przechodzimy do zakładki Operating Mode i zaznaczamy opcję DP Slave:
Po ustawieniu opcji DP Slave zamykamy okno modułu HW Conf , zapisujemy.
Konfiguracja nie jest jeszcze kompletna, gdyż stacja Slave nie została jeszcze
przyporządkowana do odpowiedniego sterownika Master i nie zostały ustawione adresy
logiczne definiujące drogę wymiany danych pomiędzy sterownikami Master i Slave. System
poinformuje nas o tym, że konfiguracja jest jeszcze niekompletna:
Powyższe okno jedynie potwierdzamy, przechodzimy do modułu Project Manager
i ponownie wybieramy konfigurację sprzętową sterownika Master_DP.
W module HW Conf wybieramy w Katalogu sprzętowym:
‘Profibus DP → Configured Stations → CPU 31x’ i przeciągamy wybany element na gałąź
reprezentującą sieć Profibus DP:
Po przeciągnięciu stacji na gałąź sieci Profibus DP pojawi się okno wyboru stacji,
którą chcemy podłączyć:
Wybieramy wcześniej skonfigurowany sterownik Slave i naciskamy ‘Connect’.
Przechodzimy do zakładki ‘Configuration’ w tym samym oknie. Tutaj ustawiane są adresy
logiczne definiujące wirtualne adresy wymiany danych pomiędzy sterownikami Master –
Slave. Klikamy ‘New…’. W oknie konfiguracji połączenia wpisujemy dane jak na poniższym
rysunku:
Potwierdzamy wybór. Skonfigurowany system Master_DP powinien wyglądać następująco:
Aby sprawdzić poprawność konfiguracji systemu wybieramy w HW Conf
‘Station → Consistency Check’:
Jeżeli nie zgłoszone są żadne błędy konfiguracji możemy skompilować konfigurację
sprzętową wybierając opcję ‘Station → Save and Compile’.
Tak przygotowaną konfigurację można załadować do sterowników.