PCS7的ProfibusDP总线通教程讲义

PCS7的ProfibusDP总线通讯《深入浅出过程控制-小锅带你学过控》Dpro实验目的掌握Profibus总线的基本知识掌握基于ProfibusDP总线的主站和从站通信Dpro基础知识传统现场设备通信：

现场设备与控制器之间的通信常用一对一连线的方式，传4~20mA或数字量信号,这种通信技术信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换。现场总线：

现场总线则以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。使用现场总线通信，组网方便，信号稳定，通信速率快。Dpro基础知识现场总线的定义

安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、双向、多通信的数据总线。现场总线的作用

现场总线是工业通信系统，它使用一类传输介质（如具有位串传输的铜缆、光纤或无线等），用比特串传输，将分散的现场设备（如传感器、执行机构、驱动器、变送器等）连接到中央控制或管理系统。现场总线的目标

替代先前普遍使用的集中并行布线以及用数字技术替代占优势的模拟信号传输技术（如4~20mA信号）。Dpro基础知识Profibus包括三部分：ProfibusDP

DP（DecentralizedPeriphery）：分散式外围I/O协议，适合于加工自动化领域应用。使用高速廉价的串行通信连接，用于总线主站与其所属从站设备之间进行简单、快速、循环和时间确定性的过程数据的交换，实现自动控制系统与分散的I/O之间的通信。ProfibusPA

PA（ProcessAutomation）专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有本质安全规范。使用PA/DP耦合器可以将ProfibusPA仪表集成到DP网络中去。Dpro基础知识ProfibusFMS

FMS（FieldbusMessageSpecification）：现场信息规范，主要用于控制器与HMI（人机界面）之间的连接网络。

Profibus的体系结构能以相同的通信协议既满足离散过程控制的要求（ProfibusDP），又能用ProfibusPA满足连续过程控制的诸多要求（总线供电、本安防爆等）。对于处在离散工业和流程工业之间的混合型工业，Profibus总线是首选。Dpro基础知识ProfibusDP网络的典型结构主站

DP主站集成在相应设备中，如中央控制器（PC、PLC等）需配有一个ProfibusDP接口。可以在固定的时间读取现场设备的测量数据（输入）和写执行机构的设定值（输出），进行工程设计、组态或操作设备，主要用于系统维护和诊断。从站

DP从站是指通过ProfibusDP连接到DP主站的外围设备，如远程I/O卡件、驱动器、HMI、阀门、变送器、分析装置等。从站是被动设备，仅仅直接响应请求。DproProfibus总线可以实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信，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。基础知识Dpro基础知识基金会现场总线标准

由现场总线基金会（FieldbusFoundation）组织开发的，是为了适应自动化系统，特别是过程自动化系统在功能、环境与技术上的需要而专门设计的。它可以工作在工厂生产的现场环境下，能适应本质安全防爆的要求，还可以通过传输数据的总线为现场设备提供工作电源。Dpro 所有设备都连接在总线结构中，每个总线段最多可带32个站（主站或从站）。如果在实现中大于32个站或需要扩大网络区域，必须使用中继器来连接各个总线段。如果使用中继器，可最多扩展到126个站。基础知识Dpro基础知识ProfibusDP的物理实现基于屏蔽双绞线的电气网络基于光纤电缆的光网络基于无线通信的无线网络

RS485传输技术是一种最常用的、简单的、低成本的传输技术，主要用于需要高传输速率的任务。它使用有一对导体的屏蔽双绞铜制电缆。可用于有爆炸可能的区域。Dpro 终端电阻：

在线性网络两端，并联在一对通信线上的电阻。根据传输线理论，终端电阻可以吸收网络上的反射波，有效地增强信号强度。连接器都配有一个开关式终端电阻，不必安装外部终端电阻。基础知识连接器Dpro 如果某个总线段上的站需要全部启用，那么最后一个ProfibusDP站必须激活集成的终端电阻，而其它的站不能激活终端电阻。基础知识Dpro如果激活DP区段中部的终端电阻，则所有后续的DP节点都将被断开。基础知识Dpro基础知识

Profibus协议结构是根据ISO7498国际标准，以开放式系统互联网络（OSI）作为参考模型的。OSI模型共有7层，ProfibusDP定义了第1、2、7层和用户接口。

OSI模型：

即开放式通信系统互联（OpenSystemInterconnection，OSI）参考模型，是国际标准化组织（ISO）提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架。OSI将计算机网络体系结构划分为7层，提供了一个概念性框架。Dpro基础知识第1层：物理层，将数据转换为可通过物理介质传送的电子信号，相当于邮局中的搬运工人；第2层：数据链路层，决定访问网络介质的方式，相当于邮局中的拆装箱工人；第3层：网络层，使用权数据路由经过大型网络，相当于邮局中的排序工人；第4层：传输层，提供终端到终端的可靠连接，相当于公司中跑邮件的送信、取信职员；第5层：会话层，允许用户使用简单易记的名称建立连接，相当于公司中收寄信、拆写信封的秘书；第6层：表示层，协商数据交换格式，相当于公司中简报CEO、替CEO写信的助理；第7层：应用层，用户的应用程序和网络之间的接口，相当于老板。Dpro基础知识报文

报文是网络中交换与传输的数据单元。包含了将要发送的完整的数据信息，其长短很不一致。报文也是网络传输的单位，传输过程中会不断地封装成分组、包、帧来传输，封装的方式就是添加一些信息段，组成报文头。DP从站寻址

在进行硬件组态时，所设置的地址必须和硬件实际地址一致。DproET200M的实际地址就在IM153-2上设置，注意拨码开关，就是用来设置站地址的。基础知识Dpro基础知识通过拨码开关的设置和硬件组态，就可以实现Profibus地址编码。有效的ProfibusDP地址为1~125。所有的ProfibusDP地址必须唯一。

许多支持Profibus总线通信的智能仪表都可以作为DP从站接入ProfibusDP网络，而小锅作为高精度的半实物仿真系统，提供了Profibus通信功能，因此，可以把小锅作为DP从站，直接与小P的主控器通信。Dpro把小锅接到Profibus网络中1、打开SIMATICManager，在新建工程向导的帮助下，建立一个新的PCS7工程Boiler。实验步骤Dpro实验步骤2、打开HWConfig视图，进行AS硬件组态。

除AS硬件组态之外，SMPT-1000作为ProfiBus从站与PCS7通信时，OS组态、网络组态以及OS下载、AS下载和网络连接下载与前面介绍的内容完全一样。 （1）打开HWConfig视图。 （2）CP443-1的设置。 选择CP443-1的X1端口PN-IO，然后选择菜单命令【Edit】→【ObjectProperties...】，打开PropertiesCP443-1（属性CP443-1）对话框。 在General（通用）选项卡的Interface（接口）组中，单击【Properties】（属性），打开Properties-EthernetinterfaceCP443-1(R0/S5)（属性-以太网接口CP443-1（R0/S5））对话框。Dpro实验步骤

在MACaddress（MAC地址）输入框中输入MAC地址，MAC地址印在CP的封盖下面。取消选中IPprotocolisbeingused（IP协议正在使用）复选框。 单击【New...】以创建新网络连接，将打开Properties-NewIndustrialEthernetSubnet（属性-新建工业以太网子网）对话框。 单击【OK】应用所有默认设置，Ethernet(1)条目已在Subnet（子网）列表中输入并选中。单击【OK】，随即会应用设置，将打开Properties-CP443-1(RO/S5)（属性-CP443-1（RO/S5））对话框。Dpro实验步骤Dpro实验步骤

单击【OK】，应用设置并关闭该对话框。（3）ProfibusDP总线的设置。

选择CPU412-3H的X1端口MPI/DP，然后选择菜单命令【Edit】→【ObjectProperties...】（对象属性...），打开PropertiesMPI/DP（属性CP443-1）对话框。 在General（通用）选项卡的Interface（接口）组中，单击Type（类型）下拉框，选择PROFIBUS选项，打开Properties–PROFIBUSinterfaceMPI/DP(R0/S3.2)（属性-ProfiBus接口MPI/DP（R0/S3.2））对话框。

Dpro实验步骤Properties-PROFIBUSinterfaceMPI/DP(R0/S3.2)（属性-ProfiBus接口MPI/DP（R0/S3.2））对话框将打开，其中的Parameters（参数）选项卡处于选中状态。在Parameter（参数）选项卡的Address（地址）中，默认总线地址为2。单击【New...】以创建新Profibus总线连接，打开Properties-NewsubnetPROFIBUS（属性-新建Profibus子网）对话框。Dpro实验步骤

单击【OK】应用所有默认设置，PROFIBUS(1)条目已在Subnet（子网）列表中输入并选中。 单击【OK】，随即会应用设置，打开Properties–MPI/DP-(R0/S3.2)（属性-MPI/DP-(R0/S3.2)）对话框。 单击【OK】，将应用设置并关闭该对话框。在HWConfig窗口中，可以看到CPU412-3H的MPI/DP端口已经连接了ProfiBus总线PROFIBUS(1):DPmastersystem(1)。Dpro实验步骤Dpro实验步骤（4）SMPT-1000的设置。

添加PM-125模块。在Catalog中选择Profile:Standard。下面出现树状菜单，依次打开PROFIBUSDP→AdditionalFieldDevices（附加现场设备）→General（通用）→CONVERTER（转换设备）→PM125，拖动该组件到PROFIBUS(1):DPmastersystem(1)上。弹出组件配置窗口，Address（地址）设置为7，点击【OK】。Dpro实验步骤

添加AI\AODI\DO通道。 点击(7)PM125组件，在详细信息配置窗口表格第1行任意位置单击，在Catalog的PM125中选择Universalmodule并双击，该模块将自动添加到PM125详细信息配置窗口的第1行。Dpro实验步骤Dpro

选中该行，从菜单中选择【Edit】→【ObjectProperties…】（对象属性），将打开Properties–DPSlave（属性-DP从站）对话框。实验步骤Dpro

在I/OType（I/O类型）中选择Input，在随后出现的Input组中，将StartAddress（起始地址）设置为0，Length设置为2，Unit设置为Byte。实验步骤Dpro实验步骤

在PM125组件详细信息配置窗口的第2行添加Universalmodule，打开其Properties–DPSlave（属性-DP从站）对话框。在I/OType（I/O类型）中选择Input，在随后出现的Input组中，将StartAddress（起始地址）设置为512，Length设置为27，Unit设置为Words。Dpro实验步骤Dpro实验步骤

在PM125组件详细信息配置窗口的第3行添加Universalmodule，打开其Properties–DPSlave（属性-DP从站）对话框。在I/OType（I/O类型）中选择Output，在随后出现的Output组中，将StartAddress（起始地址）设置为0，Length设置为4，Unit设置为Byte。Dpro实验步骤Dpro实验步骤

在PM125组件详细信息配置窗口的第4行添加Universalmodule，打开其Properties–DPSlave（属性-DP从站）对话框。在I/OType（I/O类型）中选择Output，在随后出现的Output组中，将StartAddress（起始地址）设置为512，Length设置为14，Unit设置为Word。Dpro实验步骤Dpro 经过上述步骤，AI、DI、AO、DO通道依次被配置好。实验步骤Dpro

将描述性符号名分配给各DI、AI、DO和AO。实验步骤Dpro实验步骤Dpro实验步骤Dpro实验步骤Dpro实验步骤

（4）从菜单中选择【Station】（站）→【SaveandCompile】（保存并编译），保存整个AS硬件组态。3、OS硬件组态。 （1）修改OS站名。 （2）打开HWConfig视图，组态网卡。

从硬件目录中选择以下CP：SIMATICPCStation（SIMATICPC站）→CPIndustrialEthernet（CP工业以太网）→IEGeneral（IE常规）→SWV7.1...，并通过拖放操作将其移动到虚拟机架(0)PC的插槽1上。将打开Properties-EthernetinterfaceIEGeneral(R0/S1)（属性-以太网接口IE常规（R0/S1））对话框。Dpro实验步骤

激活SetMACaddress/useISOprotocol（设置MAC地址/使用ISO协议）复选框。 在MACaddress（MAC地址）输入框中，输入网卡的MAC地址，该地址可以从组态控制台中找到。取消选中IPprotocolisbeingused（IP协议正在使用）复选框。 从Subnet（子网）列表框中选择条目Ethernet(1)。单击【OK】应用设置，将关闭对话框并返回到HWConfig。Dpro实验步骤Dpro实验步骤

（4）选择菜单命令【Station】→【SaveandCompile】（保存并编译），关闭HWConfig。4、网络组态。（1）打开NetPro视图，建立AS和OS的连接。

选择PC站的WinCCAppl.对象，在底部的详细信息窗口中选择第一行，接着选择菜单命令【Insert】→【NewConnection...】（新连接...），将打开InsertNewConnection（插入新连接）对话框。Dpro实验步骤

在树形视图中选择项目的CPU412-3H。 在Connection（连接）组中，检查是否将S7Connection（S7连接）设置为类型以及是否激活了Displaypropertiesbeforeinserting（插入前显示属性）复选框。 单击【OK】，打开Properties-S7connection（属性-S7连接）对话框，且General（常规）选项卡处于激活状态。 选择以下用于CPU和OS之间连接的连接伙伴：本地的接口为IEGeneral（IE常规）；伙伴的接口为CP443-1。 单击【OK】，新建连接将显示在列表中。Dpro实验步骤Dpro实验步骤

选择菜单命令【Network】→【SaveandCompile...】（保存并编译...），将打开SaveandCompile（保存并编译）对话框。激活Compileandcheckeverything（编译并检查全部内容）选项按钮并单击【OK】。编译操作完成后，将打开Outputsforconsistencycheck（一致性检查的输出）窗口。 如果已经执行编译，并且未发生错误，则关闭该窗口。如果显示任何错误，则根据错误消息中的信息更正错误并且重复编译操作。

（3）关闭NetPro。Dpro实验步骤5、下载OS、AS和网络组态。

（1）在NetPro中将PG/PC接口设为PCinternal(local)。 （2）下载OS。 （3）下载AS。 （4）下载网络连接。Dpro实验步骤6、配置SMPT-1000的通信内容。

（1）在ComponentView的左侧树形结构中选择S7Program(1)的Sources文件夹，然后选择菜单命令【Insert】→【S7Software】（S7软件）→【SCLSource】（SCL源程序），将在Sources文件夹中新建名称为SCLSource(1)的SCL文件，将其更名为COMM。 （2）双击COMM文件，将打开SCL编辑器。在编辑器中编写如下代码。Dpro实验步骤FUNCTION_BLOCKFB888Q1.0:=0;Q1.1:=1;Q1.2:=1;Q1.3:=1;Q1.4:=1;Q1.5:=0;Q1.6:=0;Q1.7:=0;Q0.0:=I0.0;END_FUNCTION_BLOCKDpro实验步骤

（3）选择菜单命令【File】→【Compile】（编译），SCL编辑器将对程序进行编译。编译结果显示在SCL编译器下方消息框中。如果编译无误，关闭SCL编辑器。 （4）在PlantView的左侧树形结构中选择Boiler文件夹，双击详细视图中名称为CFC(1)的CFC文件，打开CFC编辑器。 （5）在CFC编辑器左侧功能块列表中，选择Blocks选项卡，在树形结构中打开S7Program(1)文件夹，将通信块FB888拖拽到CFC编辑器右侧空白视图中。

Dpro实验步骤 （6）从菜单中选择命令【CPU】→【Download…】（下载），此时将打开Download（下载）对话框，单击【OK】，将打开CompileProgram/DownloadtoTargetSystem（编译程序/下载到目标系统）对话框，默认选中CompileChartsasProgram（将图表编译成程序）选项卡，单击【OK】，切换到S7Download（S7下载）选项卡，单击【OK】，开始程序下载。下载完成后，关闭CFC编辑器。Dpro实验步骤Dpro实验补充

硬件组态与网络组态完成之后，若想SMPT-1000与PCS7通信成功，需要对SMPT-1000的PM-125模块进行系统设置，具体是设置SMPT-1000的数据发送机制以及定义发送字节数量。PM-125模块利用输出地址首字节QB0取值的变化触发数据发送机制；发送字节的数量在第二个字节QB1中定义。

1.利用QB0触发数据发送机制

QB0的数据每变化一次，会发送一批数据到PM-125模块。因此，可以使QB0的最低位Q0.0按照0→1→0→1→…变化，触发数据发送机制。具体实现方法有很多种，例如：输入地址的首字节IB0用于存放接收计数，因此其最低位I0.0的值是按照0→1→0→1→…变化的。可以在CFC中添加一个DI模块和一个DO模块，DI模块的外部输入取地址I0.0，DO模块的外部输出取地址Q0.0，DI模块的输出端连接到DO模块的输入端。也可以在SCL中编写语句，令Q0.0=I0.0。Dpro实验补充

2.在QB1中定义发送字节的数量

SMPT-1000发送的字节数量为30（14个AO占用28个字节；9个DO占用2个字节；共计30个字节）。具体实现方法也有很多种，例如：在ComponentView（组件视图）的Blocks（块）文件夹中添加变量表，在变量表中添加变量QB1，将Modifyvalue（修改值）修改为B#16#1E，即十进制30。也可以在SCL中编写语句，依次令Q1.0=0、Q1.1=1、Q1.2=1、Q1.3=1、Q1.4=1、Q1.5=0、Q1.6=0、Q1.7=0。 有些SMPT-1000使用泓格i-7550模块进行ProfibusDP通信。Dpro实验补充

其硬件组态方式如下：

1.添加i-7550模块。

在Catalog中选择Profile:Standard。下面出现树状菜单，依次打开PROFIBUSDP→AdditionalFieldDevices（附加现场设备）→Gateway（网关）→i-7550，拖动该组件到PROFIBUS(1):DPmastersystem(1)上。弹出组件配置窗口，Address（地址）设置为7，点击【OK】。Dpro实验补充Dpro实验补充

2.设置i-7550模块对应的各项参数。

双击(7)i-7550组件，弹出配置窗口，选择ParameterAssignment（参数配置）选项卡，将baudrate（波特率）设置为9600，endcharofinputdata设置为None。其它选项保留默认设置即可。Dpro实验补充Dpro实验补充

3.添加AI\AODI\DO通道。

（1）点击(7)i-7550组件，在详细信息配置窗口表格第1行任意位置右键单击，在弹出菜单中选择InsertObject（插入对象）→i-7550→SystemSetting（系统设置）。 （2）依次右键单击详细信息配置窗口表格第3行至第7行，在弹出菜单中选择InsertObject（插入对象）→i-7550，依次插入1ByteIn、16WordIn、11WordIn、2ByteOut和14WordOut。Dpro实验补充Dpro实验补充 （3）将描述性符号名分配给各AI、AO、DI和DO。

4.从菜单中选择【Station】→【SaveandCompile】（保存并编译），保存AS硬件组态。

5.i-7550通信配置。

i-7550模块在SystemSettings（系统设置）的输出模组中，利用首字节QB0取值的变化触发数据发送机制；发送字节的数量在第三个字节QB2中定义。 通信程序的具体实现过程与泗博PM-125模块类似。

Dpro下面给出在SCL编辑器中编写的通信代码。实验补充Dpro实验步骤

SMPT-1000的硬件组成中，使用过两种ProfibusDP通信模块。一种是泓格i-7550模块，一种是泗博PM-125模块。两种模块实现的功能完全相同，在软件配置上有所区别。在与ProfibusDP主站通信时，两种模块设置的通信地址均为7。Dpro实验步骤7、启动SMPT-1000。 （1）在没有打开任何工程的前提下，在SMPT-1000监控环境中打开锅炉工程202225_BoilerForPCS7。 （2）点击工具栏中的按钮，打开阀门/挡板控制配置对话框，将阀门FV1101、FV1102、FV1103、FV1104、FV1105、S1101和DO1101分别设为ProfibusDP状态。 （3）点击工具栏中的运行按钮，让锅炉工程运行起来。Dpro实验步骤Dpro8、通信测试。

（1）在ComponentView的左侧树形结构中选择SIMATIC400(1)文件夹，在右侧详细视图中双击Hardware对象，HWConfig视图将会打开并显示已经组态的硬件配置视图。 （2）模拟量数据采集测试。实验步骤Dpro实验步骤

选中PM-125，在HWConfig视图下方详细视图中选中AI模块，然后选择菜单命令【PLC】→【Monitor/Modify】（监控/修改），将打开消息对话框Monitor/Modify（监视/修改）。

当CPU处于RUN模式时，在Runconditionally（有条件运行）组中，激活Monitor（监控）选项，可以看到已定义符号的当前值及其实时变化。Dpro根据量程转换：

可以将监视/修改对话框中读到的状态值进行数据转换，大家看看SMPT-1000设备盘台上的数码显示、SMPT-1000监控画面上的数据显示，与计算出的数值是否一致。实验步骤Dpro实验步骤Dpro实验步骤Dpro实验步骤Dpro实验步骤Dpro实验步骤

（3）模拟量数据输出测试。

选中IM153-2，在HWConfig视图下方详细视图中选中AO模块，然后选择菜单命令【PLC】→【Monitor/Modify】（监控/修改），将打开消息对话框Mo