6ES7 211-1HE40-0XB0技术参数
simatic s7网络
simatics7系列plc在siemens的工控领域占有举足轻重的地位。就通信协议而言，simatics7支持通用的工业以太网协议和siemens专用协议。具体分类如下：
(1) ethernet协议，用于管理级的信息交换，主要指plc之间，plc与监控画面之间通讯；
(2) ppi(point to pointinterface)协议：点对点的主从协议。从站在主站发出申请或查询时进行响应；
(3) mpi(multi_pointinterface)协议：多点接口协议(主/主协议或主/从协议)；
(4) profibus协议：用于分布式i/o的高速通信。rs485传输技术， 传输媒介多为双绞线。主站初始化网络，并核对网络中的从站设备和匹配情况。允许多个主站并存。
(5) 自由口协议：通过step7编制用户程序，控制cpu主机通信端口的操作模式。可用自定义的协议与多种智能设备通信。
simatics7的单机网络接口与功能模块如图1所示。
图1 simatic s7的网络接口与接口模块
2.2 连铸区域网络控制
济钢第三炼钢厂连铸区域就是利用profibus-dp和ethernet组建成了测控管一体化的工业控制网络。整个控制网络分为3层：层为现场控制层,采用plc和profibus现场总线进行控制；第2层为过程监控层,采用工业控制计算机和带以太网通信模块的plc组成工业以太网，监控系统采用wincc软件；第3层为生产管理层。
2.3 工业以太网通讯
在工业控制领域,长期以来,以太网通讯响应的不确定性是它在工业现场设备中应用的主要障碍之一。以太网技术采用csma/cd机制(冲突检测载波监听和多点访问)机制解决通信介质的竞争,以太网的这种机制导致了非确定性的产生,随着交换式集线器的使用，交换式以太网的产生，全双工以太网技术的产生，以太网存在的不确定性和实时性欠佳的问题基本得到了解决，这给以太网进入实时控制领域创造了条件。
图2 系统网络结构图
第三炼钢厂的连铸机系统由4个大型plc组成,如图2所示。siemens的wincc软件进行组态监控站与 plc 的连接后， 上位机hmi软件wincc采用tcp_ip与plc中的s7程序进行通讯。各 plc 之间也可通过工业以太网进行通讯，定义好本地 id和对方id 及所用协议iso_on_tcp,完成一个连接。在发送方的s7程序中,执行
call fc45
在接受方的s7程序中,执行
call fc46
通过调用step7的功能块fc45(ag_send)和fc46(ag_recv)就可完成plc之间的通讯。
2.4 profibus网络通讯
由于工业以太网技术的发展，profibusfms已经被ethernet所代替，较少使用，现多用ethernet实现plc之间以及plc与监控机之间宏量信息的传送。现场控制级profibusdp可以挂接多种设备，概括起来分为三类：一类主站是中央控制器，它在规定的信息周期内与分散的站点(如dp从站)交换信息，包括plc和微机。二类主站是编程器，组态设备或操作面板，它们在dp系统组态或运行监控时作用。三类dp从站，是进行输入信息采集和向控制器发送输出信息的外围设备(如输入/输出设备,驱动器,阀门等)。现场总线技术可以把各种符合其协议标准的设备挂接在总线上，节约了集中接线的投资，已经成为工业控制现场控制级系统集成的趋势。
现场控制profibus的传输速度较快，快可达12mbps，典型时间为5ms，对于plc 之间的数据的快速传递,采用profibusdp/dp模块， 在dp/dp模块加入全局地址,这样 dp/dp两边所连的plc都可直接读写全局地址，由于要求mlcplc与strand plc数据交换很快，以便mlc plc控制塞棒位置的pid调节的反应速度能达到控制要求，mlcplc与strand plc数据采用通过profibus dp/dp的交换方式。profibusdp周期i/o数据传输方式用于plc与远程i/o和智能模块通讯，远程i/o和智能模块都在plc中定义了固定的地址，plc可以直接读写远程i/o的地址内容，就象本地地址一样。但对于挂在profibus dp总线上的智能设备如变频器等，则必须调用step7的系统功能块进行读写。plc读变频器的运行状态值，实际转速及电流值：
3 结束语
连铸机在控制级采用西门子plc自动化产品作为系统集成平台，采用wincc作为监控软件，profibus现场网、工业以太网l1级监控、以太网l2级工艺管理，以及以太网l3级用于与外网如化验室，生产管理部门联系，整个网络结构清晰明了，既可与外界联系，又有效地进行了控制与管理信息的安全隔离。用到了ethernet、profibusdp以及mpi等各种网络技术进行数据通讯，特别是profibus现场总线的使用，减少了大量的接线，极大地方便了现场设备的安装，减少了接线问题而带来的硬故障，使设备运行率大量**、给系统的安装、调试和设备维护带来了方便。
1 概述
隧道自动化是一个整体的概念,包括消防管理系统、交通控制系统、照明控制系统、通风控制系统、报警系统、摄像监控系统、信息管理系统、电源及配电控制系统和交通自动化等。而以中央计算机+隧道可编程序控制器（现场总线+PLC+手操屏），构成的隧道自动化系统既能完成隧道机电设备、隧道环境状况监控的功能,又可完成隧道信息管理的功能,其中的监控部分采用了具有高可靠性的PLC组成的，基于现场总线的集散控制结构的隧道可编程序控制器。使得整个自动化系统的可靠性得到保证。PLC可以独立工作,完成基本控制任务;现场总线的采用将使各个区域的监控任务变成相应PLC的分散监控任务,使得隧道布线更加简单、合理。PLC的灵活配置使得隧道监控系统形成模块结构,PLC系统可大可小,可根据现场要求进行合理分布。下面就福建漳州至龙岩高速公路大龙头为主的隧道群交通、照明及通风监控系统为例介绍隧道可编程序控制器在实际中的开发和应用。
2 系统要求
高速公路共有多个隧道在双洞单向行驶时,设计车速为80km/h,当单洞双向行驶时,设计车速为60km/h。为了达到上述要求,洞内交通、照明和通风均有相应的要求,分别由所对应机电设备的数量、功率、安装位置来保证。由相应的控制系统、监测系统对洞内照明和通风进行优化控制,以达到节能和安全行驶。如,由照明监控系统保证洞内照明,在白天,由洞口到洞内的照度能够较平缓地过渡等措施避免玄光和黑洞现象;由通风控制系统保证洞内CO浓度、能见度和洞内风速达到设计要求。
3 系统构成
3.1道可编程控制器介绍
隧道可编程控制器遵循中华人民共和国交通行业标准JT/T608-2004，此标准2005年1月1日实施，北京云星宇交通工程公司依此行业标准研发了相应的产品YXY-RTU。隧道可编程控制器PCT是现场总线+PLC+手操屏的集成产品，此产品充分利用了PLC的高稳定性，现场总线的高效率，以及手操屏的现场灵活控制，实现了公路隧道的安全稳定控制。
按照GB/T18567-2001的规定，隧道可编程控制器按照其安装位置的不同可分为隧道监控站内和隧道洞内的区域可编程控制器。
3.1.1隧道监控站内的可编成控制器是指：
a)隧道监控系统的中央节点，公路交通监控子系统（隧道监控）的节点端机。
b) 与公路监控（分）中心远程通讯，执行（分）中心上位机的动作指令和本机的控制程序。
3.1.2隧道洞内的区域可编程控制器是指：
a)环网（或总线）拓扑结构的隧道监控子系统（区与监控）的节点端机；
b) 通过光、电传输介质的连接，执行隧道站上位机的动作指令和本机的控制程序。
隧道的现场控制网络选用OMRON公司的controllerbbbb工业级控制网络，具有高可靠性和稳定性。采用4芯多模光缆，每个现场控制器通过Controllerbbbb光纤接口模块连接构成多模光纤冗余环结构，其中2芯为备用，即环网上任何一点被截断，通信传输依然可以保持，保证了现场总线避免外界干扰，传输通畅，并**了数据传输的可靠性。
特点：
1）网络为对等网，任意节点故障不会影响干网运行。
2）光纤自愈环网的通讯速度2Mbps。
3）光纤ST头直接进模块，减少了中间环节，工作更可靠。
4）网络节点之间无须编程可以传输数据，便于今后检修与维护。
3.1.3隧道可编程序控制器PCT的功能
隧道可编程序控制器PCT的监控任务分成以下几个部分:
(1)自动时通过检测交通、气象等参数，根据运算可得出交通状况，采用相应的控制方案。手动时中央控制计算机或手操屏根据实际情况确定交通模式。
(2) 通过现场总线,将车**信息、CO/VI/TW信息送到CS1,在中央控制计算机中,生成通风工作状态和照明工作状态。
(3) 通风PLC从现场总线读取风机组启/停控制要求,进行风机组的现场控制。
(4) 照明PLC,根据照度进行洞内照明的控制或控制中央控制室的定时控制指令来控制照明。
3.2隧道群的系统构成
本隧道群自动化方案采用中央控制计算机+隧道可编程序控制器YXY-RTU,中央控制计算机由多台互连的工业PC组成,构成隧道信息中心，负责隧道各种信息的汇集和处理、控制指令的产生和发布、隧道模拟大屏幕的控制、各种报表的生成及紧急事故的处理等任务,并进行整个系统的协调。隧道可编程序控制器采用北京云星宇交通工程公司的YXY-RTU,隧道可编程序控制器中，现场总线采用OMRONController bbbb,总控PLC为OMRON CS1-G-42H,现场PLC采用OMRONCS1-G-42H。数据传输网络由数据上传和现场控制网络组成。
4 系统工作过程概述
光强检测仪测得反映光照度的4～20mA形式电信号,送到相应的隧道可编程序控制器PCT。由该控制器控制相应的照明开关(交流接触器),使洞内照度与洞外照度得到比较平缓的过渡。照明控制也可以采用按季节定时控制方式。每个控制点具有回检信号和报警信号,PLC通过现场总线将照明系统的现场检测结果返回到中央控制计算机,进行信息汇总、协调,并显示在隧道大屏幕上。
VI/CO/TW检测仪以4～20mA形式电信号,送到就近的隧道可编程序控制器,由现场总线返回到中央控制计算机,由中央控制计算机根据这些参数断定所开启的风机是否合适,进行合适的增加、减少或不变,修正风机控制规则表,将风机控制指令发送到风机控制器,在大屏幕中显示洞内环境信息。
车**检测线圈以串行码信息的形式送入相应的隧道可编程序控制器,由现场总线返回到中央控制计算机,根据车**决定风机开启组数,经现场总线下载到风机控制器,对风机组的启/停进行控制。风机控制器检测各个风机的回检信号和告警信号,将它们返回到中央控制计算机断定风机的运行是否正常,并在大屏幕中进行显示和整个通风系统的协调。
5 控制软件的二次开发
PLC采用OMRON公司的CS1-G-42H系列产品，现场总线采用OMRON Controllerbbbb现场总线,其软件是对CX-PROGRAMMER控制组态软件及通讯软件的二次开发,定义各个控制器的通讯地址,进行有关信息的交换。各个控制器的直接控制和检测软件根据系统的硬件来实现,可以用CX-PROGRAMMER的梯形图或语句表等语言来设计和实现。成功的OMRONCONTROLLER bbbb现场总线，使所有编程工作变得比较简单，大大缩短了开发和施工周期。
6 小结
本系统由于采用了中央控制计算机+隧道可编程序控制器构成的隧道自动化控制方案,充分发挥了现场总线的灵活组态方式,使得整个系统的有用信息得到完全共享,便于系统集成和相关设备日常检修。Controllerbbbb的高速度数据通讯和光纤自愈环网所带来的高可靠性,使得整个监控系统十分适合隧道自动化系统;增加整个系统的抗干扰能力,缩短外部信号的引线长度和控制信号电缆长度,减少接线端子。这种监控方式较好地发挥了工业PC和PLC的各自优势,充分利用了工业PC在信息管理和处理上的强大能力及PLC在现场控制中的灵活性