近年来,随着工厂自动化系统的兴起,可编程控制器(PLC)和现场总线在工业控制中得到了广泛的应用。在工厂自动化系统中,一般利用PLC的高可靠性、模块化结构以及编程简单等特点,将其作为下位机完成实时采集和控制任务;利用现场总线系统的开放性、互用性以及系统结构的高度分散性来构筑自动化领域的开放互连系统。控制系统中的主从站结构是经常用到的通讯方式,不过以往的从站只能单纯的靠主站中存储的程序来运行,主站若发生故障,从站就不能继续工作,这样就使整个系统的连续工作能力下降,不利于企业效益的增长。要解决这一问题,可换用带CPU的智能化DP从站,它不仅能实现独立的PID控制,也能接收PROFIBUS的PLC主站或PC主站的控制数据,构成一个数字化、智能双向、多点的通信系统现场总线网络,实现优控制,而且DP从站具有可靠性高、抗扰能力强、性价比高、维护方便的特点,因而可以很好的解决上述问题。
1  通讯结构
    CPU315-2DP是西门子生产的S7系列产品,它的CPU上集成有PROFIBUS-DP通讯接口。AriCon 211-DP是北京金自天正智能控制股份有限公司(以下简称金自天正公司)的产品,它的CPU上也集成有PROFIBUS-DP通讯接口。整个的连接结构如图1所示。

 
图1  系统通信结构连接框图

    MPI:MPI(Multi Point Interface)数据线用来连接PC机的串口和CPU315-2DP的通讯口。它是通过一个西门子生产的PC适配器把PC机的串口转化为MPI协议的。
RS232C:RS232C(RS表示Recommended Standard,C代表RS232新定义的一个型号)是目前PC机与通信工业中应用广泛的一种串行接口。它被定义为连接数据终端设备(DTE)和数据电路设备(DCE)的电缆中的信号电特性,是一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准,采取不平衡传输方式,即单端通讯。RS232C适用于近距离传输。连接方式如图2所示。

 
图2  RS232串行接口连接方式

PROFIBUS-DP(Process FieldBus):采用RS485传输技术通讯,波特率可选9.6Kbps~12Mbps,电缆的长度就取决于所选用的波特率。线路的两端带有终端传输电阻,介质为带屏蔽的双绞电缆。在这一级,PLC通过高速串行线同分散的现场设备进行通讯。

2  硬件部分
2.1  CPU315-2 DP
其主存储器的存储量为512KB,CPU能多处理82K语句,并提供8192个标记,512个定时器和512个计数器。同时CPU可扩充到1024DI/DO或128AI/AO。它的大功能也可用一个集成的PROFIBUS-DP接口达到,并可作为主设备或从设备设置。多可将125个PROFIBUS-DP站连接到主设备。数据传输率为12Mbps。分布式I/O以与中央I/O完全相同的方式(即用STEP 7)进行配置和编程。它的通信协议芯片SPC3集成了DP协议中的FDL层,可以承担通信部分的微处理器负载,实现DP从站通信处理。
2.2  AriCon 211-DP
可用符合IEC61131-3标准的Ari对其组态编程,具有高灵活性,可以连接32个功能模块(数字I/O、模拟I/O、脉冲计数、通讯等)。具有极快的扫描周期,可连接附加的外部存储器,无需MPI适配器。传输率为12Mbps。组态好的数据要使用RS232C下装到模块的CPU中。