张方科
（中材海外工程（北京）有限公司 北京 100037）
摘要：论文以笔者在马来西亚NSCI现场170水泥磨改造项目进行DCS调试为基础，介绍了在以西门子S7-400可编程序控制器为核心，以工业以太网及Profibus 现场总线为主要通讯形式的过程控制系统PCS7 V7.1，在实际调试应用中遇到的一些硬件和通讯上的困难以及调试过程中的问题，进而得出的一些解决现场实际问题的技能方法和注意事项。
关键词：Profibus DP 通讯 网络组态
0引言
由中材国际总包的马来西亚NSCI项目位于马来西亚森美兰州马口镇，包括5000吨熟料线、135吨水泥磨车间及170吨水泥磨改造工程。笔者在现场负责170水泥磨改造项目的DCS编程和调试工作。DCS系统应用的软件是西门子PCS7 V7.1 SP3。在编程和现场调试过程中，遇到了一些问题，特别是硬件下装时的应该注意的问题、硬件之间的通讯问题和网络组态问题。在此，笔者着重阐述这些问题以及对于这些问题的解决方法。
1 调试之前的准备工作
1.1资料整理
在开始打点调试之前，先要整理出各类相关图纸并看懂，电气原理图、设备控制图、点号表、连锁关系图以及各个设备的控制原理、逻辑框图。之后进行硬件下装，网络组态以及上位和下位之间的通讯连接。
1.2通过TCP/IP更改CP卡的MAC地址
笔者在打点时是以单站的形式直接连接CPU，点PLC-edit Ethernet node-browse,可以找到CPU，之后在configure network里的PN-IO上更改CP卡的MAC地址，之后进行硬件下装，下装完毕以后，可以通过在线监视检查是否能够找到DP总线上挂的ET200M模件。
如果想要将CP卡的MAC地址改为自己需要的地址，可以通过TCP/IP协议的方法来实现。下面做一下具体介绍:
1)在网络视图里PN-IO的地址属性里勾上IP protocol is being used选项，输入IP地址和子网掩码地址，相应的要更改计算机（即ES站）网络（本地网络连接或是无线网络要根据实际应用的网络类型选择）的地址，并且计算机网络的IP地址里网络地址（前3位）要和输入的CP卡里的IP地址的前三位相同，以确保两者处于同一个网段，只将主机地址（地址栏最后一位）取为不同即可，子网掩码地址要一一对应。
2)输入希望获得的CP卡的MAC地址，再进行硬件下装，就能够将CP的MAC地址改为自己所需要的值。
这里要注意的是，此时下装硬件时，Option-set PG/PC interface要选ISO Ind. Ethernet或者TCP/IP的模式。
2 400CPU之间的通讯，400CPU和300CPU之间的通讯
2.1 400CPU之间的通讯
在做400CPU之间的通讯时，有三种办法：
方法一：通过硬件之间的虚拟连接进行通讯，首先在多站里把需要通讯的两个站添加连接，在A站的网络视图里，通过CPU-新建连接-选中需要和此战通讯的另一个站的CPU，type类型选S7 connection。然后将此连接下装。之后在程序中添加send和receive模块，并在两个模块上，将需要通讯的I/O端口的ID值一一对应。
方法二：值得注意的是，上述方法一情况下，当下装连接时，会导致CPU重新启动或通讯中断，如果是设备运行过程中，会耽误生产，甚至产生不安全因素，因此，可以采取缓冲块的办法。即直接在程序上添加缓冲块（and、or）从而形成一个缓冲区域。例如，添加and1，and2块，and1的左侧和and2的右侧分别连接需要通讯的I/O点，之后连接and1和and2，此时会有提示，将会产生新的通讯连接，选择yes即可，这种办法不会导致CPU重启和通讯中断。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（注：笔者知道此种方法，但未实际应用过，读者可将此作为一个拓展方法）
2.2 300CPU和400CPU之间的通讯
笔者在调试过程中遇到最棘手的问题就是辊压机300CPU和主站400CPU之间的DP通讯。由于辊压机模拟量会占用较多的AI通道，因此DP通讯能够很大程度上节省资源。然而，这两者之间的通讯涉及到辊压机CPU内部的程序、硬件架构和通讯地址，辊压机CPU和PLC端子柜之间的DP线连接，以及工程师站上硬件的组态，任何一个环节有问题，就会导致整个DP通讯无法实现。
因此，在做这两者CPU之间的通讯时，有以下几点必须注意：
1）确保现场300CPU内部程序设定正确（须由厂家核实）；
2）确保现场DP线连接正确，且DP头on/off 已经打到正确位置；
3）GSD文件正确，以确保工程师站上组态的300CPU和现场300CPU名字一致；
4）有300CPU的通讯地址列表，且列表和CPU内部设定一致；
5）组态时，中控与现场CPU的地址为同一个地址值。
下面重点阐述一下笔者在调试过程中如何以主从方法实现辊压机300CPU和主站400CPU之间的DP通讯。
首先，检查现场300CPU是否挂在DP总线上，并且从PLC端子柜的ET200M上引出到300CPU上，将PLC端子柜ET200M上的DP头打到OFF位（即有进有出），将300CPU上的DP头打到ON位（即终端）。然后在DCS控制室的程序中导入GSD文件，在硬件组件视图里找到Option-install GSD fill,然后将GSD文件导入、全选、安装。
其次是进行硬件组态：
1）在对应的AS站里添加300 station作为从站，按照通讯地址列表添加，RACK,PS,CPU,配置要和地址列表相同。注意一点，添加CPU时，要看DP总线的地址，和300CPU的地址不能冲突。
2）组态从站
DP的地址必须改为和从站一样的通讯地址，Profibus的传输速率要一致，一般取1.5Mbps。在operating mode里将其设为从站，DP slave。最后是添加地址列表。从站是发送数据，主站接受数据，还要注意数据发送的字节长度，数据类型，如果是unit是以单数据类型发送，如果是all则是以数据包的形式发送。类型选为MS。组态完成以后保存编译，不需要下装到400CPU。
3）组态主站
在DP总线上添加CPU31X，在coupling里会显示出从站的信息，点Coupling，使得主站和从站连接。
在configuration里，添加主站地址列表，主站的开始地址可以任意选定，但是长度一定要和从站地址一致，并且地址类型选为input。
由于DP是400CPU的DP总线，它的操作模式会默认定为主站，即DP master。
最后对主站保存编译，并下装到400CPU里，之后在300CPU通电的状态下，可以通过在线方法看能否监测到300CPU。
3 结束语
西门子PCS7系列在水泥厂生产调试过程中有着很广泛的应用，而且以太网络的建立，硬件之间的通讯以及组态更有着举足轻重的作用。文中重点介绍了TCP/IP协议，Profibus DP的通讯方法，在水泥厂实际调试过程中，可以根据现场实际情况利用TCP/IP协议来更改MAC地址，从而避免了多CPU的项目中MAC地址冲突的问题。而Profibus DP的应用更是极大的减少了硬接线的连接以及硬接线带来的故障问题，使设备运行效率大量提高，给系统的安装，调试和设备维护带来了方便。
本文是笔者在NSCI 170水泥磨的改造项目进行DCS调试时，针对硬件下装、硬件之间通讯和网络组态几方面的一点心得体会，希望能对应用PCS7进行调试工作的同志能有些许帮助。
参考文献：
[1]任世勇. 基于PCS7水泥生产线DCS控制系统设计与研究[D] 武汉,武汉理工大学.2010.
[2]龙文.STEP7系统几种通讯方式在连铸机控制上的应用[J] 工业控制计算机.2005.
[3]花大法. 西门子S7—400与工业监控机的通讯应用[J] 安徽建筑工业学院学报.2012.
[4]谌凯. 基于西门子PCS7过程控制应用技术研究[D] 南京,南京理工大学.2007.
论文作者:张方科
论文发表刊物:《电力设备》2016年第7期
论文发表时间:2016/7/6
标签：通讯论文; 地址论文; 组态论文; 硬件论文; 主站论文; 现场论文; 方法论文; 《电力设备》2016年第7期论文;