S7系列PLC電氣控制設(shè)計與應(yīng)用第10講 S7 PLC的總線控制與GSD文件安裝

1 引言

PROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準，它廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通電力等其它領(lǐng)域自動化。PROFIBUS 已被納入現(xiàn)場總線的國際標準IEC 61158 和歐洲標準EN 50170，并于2001年被定為我國的國家標準JB/T10308.3-2001。

與其它現(xiàn)場總線系統(tǒng)相比，PROFIBUS的最大優(yōu)點在于具有穩(wěn)定的國際標準EN50170作保證，并經(jīng)實際應(yīng)用驗證具有普遍性。目前已應(yīng)用的領(lǐng)域包括加工制造、過程控制和自動化等。PROFIBUS開放性和不依賴于廠商的通信的設(shè)想，已在10多萬成功應(yīng)用中得以實現(xiàn)。市場調(diào)查確認，在德國和歐洲市場中PROFIBUS占開放性工業(yè)現(xiàn)場總線系統(tǒng)的市場超過40%。PROFIBUS有國際著名自動化技術(shù)裝備的生產(chǎn)廠商支持，它們都具有各自的技術(shù)優(yōu)勢并能提供廣泛的優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。

2 設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件GSD的文件特點

PROFlBUS設(shè)備具有不同的性能特點，如I/O信號的數(shù)量、診斷消息、總線傳輸速度和時間監(jiān)視等，這些參數(shù)對每個設(shè)備類型和供應(yīng)商來說都是不同的，而且通常匯編在技術(shù)手冊內(nèi)。為了幫助用戶完成PROFIBUS的簡單組態(tài)，通常把包含特定設(shè)備性能參數(shù)的電子表格稱為設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件，即GSD文件?；贕SD文件的組態(tài)工具允許將不同供應(yīng)商的設(shè)備簡單地集成到一個單一網(wǎng)絡(luò)中。

設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件以精確的格式提供對設(shè)備特性的全面描述。這些GSD文件是供應(yīng)商為每種類型設(shè)備而準備并提供給PROFIBUS用戶的。GSD文件能使組態(tài)系統(tǒng)讀入PROFIBUS設(shè)備的特性，并在組態(tài)系統(tǒng)時利用這個信息。標準化的GSD數(shù)據(jù)將通信擴大到操作員控制級。使用基于GSD的組態(tài)工具可將不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備集成在同一總線系統(tǒng)中，既簡單又是對用戶友好的。

GSD文件可以分為三個部分：

（1）一般規(guī)范。這部分包括生產(chǎn)廠商和設(shè)備的名稱，硬件和軟件的版本狀況、支持的波特率、可能的監(jiān)視時間問隔以及總線插頭的信號分配；

（2）與DP主站有關(guān)的規(guī)范。這部分包括只運用于DP主站的各項參數(shù)(如連接從站的最多臺數(shù)或上裝和下裝能力)。這一部分對從站沒有規(guī)定；

（3）與DP從站有關(guān)的規(guī)范。這部分包括與從站有關(guān)的一切規(guī)范(如輸入／輸出通道的數(shù)量和類型、中斷測試的規(guī)范以及輸入／輸出數(shù)據(jù)一致性的信息)。

GSD文件是ASCII文件．可以用任何一種ASCII編輯器編輯（如計事本、UltraEdit等），也可使用PROFIBUS用戶組織提供的編輯程序GSDEdit。

GSD文件是由若干行組成，每行都用一個關(guān)鍵字開頭，包括關(guān)鍵字及參數(shù)(無符號數(shù)或字符串)兩部分。GSD文件中的關(guān)鍵字可以是標準關(guān)鍵字(在PROFIBUS標準中定義)或自定義關(guān)鍵字。標準關(guān)鍵字可以被PROFIBUS的任何組態(tài)工具所識別，而自定義關(guān)鍵字只能被特定的組態(tài)工具識別。

一個GSD文件的例子如下：

#Pr0 fi bus DP ；DP設(shè)備的GSD文件均以此關(guān)鍵存在

GSD Revision=1 ；GSD文件版本

VendorName="Meglev" ；設(shè)備制造商

Model Name="DP Slave" ；產(chǎn)品名稱，產(chǎn)品版本

Revision="Version 01" ；產(chǎn)品版本號(可選)

RevisionNtmber=01 ；產(chǎn)品識別號

IdemNumber=0x01 ；協(xié)議類型（表示DP）

ProtocoI Ident=0 ；站類型(0表示從站)

StationType=0 ；不支持FMS．純DP從站

FMS Supp=0 ；硬件版本

Hardware Realease="HW1.0" ；軟件版本

Soltware Realease="SWl.0" ；支持9.6kbps波特率

9.6 supp=1 ；支持19.2kbps波特率

19.2 supp=l ；9.6kbps時最大延遲時間

MaxTsdr 9.6=60 ；19.2kbps時最大延遲時間

MaxTsdrl9.2=60 ；不提供RTS信號

RepeaterCtrl sig=0 ；不提供24V電壓

24VPins=0 ；采用的解決方案

Implementation Type="SPC3" ；不支持鎖定模式

FreezeMode Supp=0 ；不支持同步模式

SyncMode Supp=0 ；支持自動波特率檢測

AutoBaud Supp=l ；不支持改變從站地址

Set SlaveAdd Supp=0 ；故障安全模式類型

Fail Safe=0 ；最大用戶參數(shù)數(shù)據(jù)長度(0-237)

MaxUser PrmDataLen=0 ；用戶參數(shù)長度

Usel prmDataLen=0 ；最小從站響應(yīng)循環(huán)間隔

Min Slave Imervall=22 ；是否為模塊站

Modular Station=l ；從站最大模塊數(shù)

MaxModule=l ；最大輸入數(shù)據(jù)長度

MaxInput Len=8 ；最大輸出數(shù)據(jù)長度

MaxOutput Len=8 ；最大數(shù)據(jù)的長度(輸入輸出之和)

MaxData Len=16 ；最大診斷數(shù)據(jù)長度(6～244)Slave

MaxDiagData Len=6 ；從站類型

Family=3

Module=“Modulel”0x23，0x13 ；模塊1，輸入輸出各4字節(jié)

EndModule

Module="Module2"0x27，0x17 ；模塊2，輸入輸出各8字節(jié)

EndModule

3 STEP 7添加GSD文件

用戶購買了PROFIBUS產(chǎn)品后，需要在STEP 7中進行添加該產(chǎn)品的GSD文件。一般都可以在網(wǎng)絡(luò)上找到相應(yīng)產(chǎn)品的GSD文件，如西門子PROFIBUS GSD文件大全的網(wǎng)址為http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/113652。

這里以FESTO公司的PROFIBUS產(chǎn)品為例進行添加GSD文件步驟介紹：

（1）從網(wǎng)絡(luò)或供應(yīng)商那里找到FESTO公司產(chǎn)品“CPX Terminal”（如圖1所示）的GSD文件“CPX_095E.GSD”，推薦網(wǎng)址“http://www.procentec.com/gsd/”；

圖1 FESTO公司產(chǎn)品CPX Terminal

（2）打開SIMATIC管理器中的HW Config（配置硬件）窗口，選擇“選項”下的“安裝GSD文件”菜單（如圖2）；

圖2 選擇“選項”下的“安裝GSD文件”菜單

（3）如圖3選擇“瀏覽”找到“GSD_059E.GSD”文件，并進行安裝；

圖3 選擇“瀏覽”找到“GSD_059E.GSD”文件

（4）如圖4確認安裝GSD文件；

（5）在安裝完成后，即可在HW Config的查找窗口中輸入廠家名“FESTO”，并找到在“閥”的種類中發(fā)現(xiàn)CPX DP-V1 FESTO（如圖5）。

圖4 確認安裝GSD文件

圖5 安裝GSD文件后的CPX DP-V1 FESTO

4 結(jié)語

在工程實踐中，經(jīng)常會碰到以下情況：即上位機采用西門子S7系列PLC，而現(xiàn)場控制設(shè)備（包括變頻器、I/O模塊等）則會通過PROFIBUS現(xiàn)場總線“掛”上其它更加適合的產(chǎn)品，比如在鋼鐵企業(yè)的流水線會采用ABB ACS系列變頻器，它只要通過總線適配器NBPA-12就可以與上位機S7-400進行通訊。

為了確?，F(xiàn)場控制的正確性，國際PROFIBUS組織專門針對各系列產(chǎn)品進行測試與認證，并授予該產(chǎn)品唯一的ID號，目前國內(nèi)也有專門相關(guān)認證機構(gòu)或?qū)嶒炇覐氖略摌I(yè)務(wù)。

PROFIBUS產(chǎn)品作為現(xiàn)場總線技術(shù)的支撐力量，其重要技術(shù)特征就是標準化和開放性，即聲明基于PROFIBUS 技術(shù)的產(chǎn)品在技術(shù)上必須符合PROFIBUS 技術(shù)標準，必須能夠與第三方廠家產(chǎn)品及系統(tǒng)互連。因此，PROFIBUS 產(chǎn)品的一致性和互操作性測試是必需的，是檢驗產(chǎn)品是否符合 PROFIBUS 技術(shù)標準，實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品互連、互操作的技術(shù)保證。

[1]李方園. 自動化綜合實訓(xùn)教程[M].北京：科學出版社，2011.

[2]李方園. 西門子S7 PLC應(yīng)用簡明教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.

[3]李方園. 零起點學西門子S7-300/400 PLC[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.