平整机电气控制系统的S7―COM通讯

摘 要：阐述profibus网络，工业以太网在平整机组自动化控制系统上的应用。从硬件配置和软件程序设计两个方面说明PLC控制系统、TDC系统S7-COM通讯的实现方法，运行结果证明，SIMATIC NET是一种高速、高性能的局部网络。

关键词：平整机；工业以太网；profibus网；S7-COM通讯

1 概述

邯钢冷轧厂平整机组用的是德国SMS的关键技术和设备，电气系统采用了SIEMENS的控制设备和软件环境，其装备水平和电控系统代表了世界平整机的先进水平，SIEMENS的自动化控制分为基础自动化（Level 1）和过程自动化（Level 2）控制部分。

2 通讯系统的结构

基础自动化（L1）使用以高速微处理器为基础的系统，用于工艺控制和顺序控制，并能够在多计算机模式下运行。基础自动化包括TDC和PCS7控制部分。

SIMATIC TDC 用于中级和高速闭环工艺控制，主轧机驱动的数字驱动控制和用于板带驱动的二进制连锁。快速工艺控制（如：液压辊缝控制、弯辊控制、张力及延伸率控制等）以及与轧制过程控制有关的设备及板带移动（如：线协调、物料跟踪及主斜坡发生器等）由Simatic TDC进行控制。

SIMATIC S7用于二进制连锁，自动顺序和辅助的低速控制。对于轧线辅助设备功能，如：入出口卷运输/材料运输、轧机换辊、高低压液压及乳化液、急停控制功能等都由SIMATIC S7控制系统完成。

3 S7-COM通讯系统

S7-COM通讯系统主要指S7〈-〉S7和S7〈-〉TDC的通讯，平整线（SPM）有5套S7-400PLC和1套S7-300PLC，根据工艺的要求，如果两套PLC之间，或者PLC与TDC之间，需要数据传输，则建立通讯连接，并做相应的通讯程序。在做通讯连接时，需要定义和使用不同的通讯协议、通道传输模式等。不同的通讯协议需要不同的发送、接收功能程序来实现，并由通讯错误诊断信号，来帮助分析和处理通讯故障。

3.1 通讯协议

通讯协议，又称连接类型，是指两个通讯伙伴为执行通讯而建立的逻辑任务分配。在S7-COM通讯中，S7与S7的通讯使用“S7 connection”连接类型，S7与TDC的通讯使用“UDP connection”连接类型。

3.1.1 S7 connection

它是一种应用比较广泛的连接类型，可用于MPI、PROFIBUS（Field level）及Industrial Ethernet（Cell level）等，可做S7/M7之间、S7与PG/PC等连接。

3.1.2 UDP connection

称为用户数据协议，它不是面向连接的，也就是说，如果通讯伙伴临时不能访问，数据照样可以发送，所以会发生数据丢失的情况。

3.2 通道模式

又称数据传输模式，以适用于不同的通讯要求，有四种类型：Handshake（HAS），Refresh（REF），Select（SEL），Multiple（MUL）。主要用于UDP连接。每种类型各有其特点。

3.3 S7-COM通讯

平整机S7-PLC的通讯具有一定的规则，包括数据块DB的命名、发送触发的方法、通讯错误的诊断、发送和接收功能块的原理、数据类型的ROTATE与COPY等。

3.3.1 DB块命名规则

每个PLC中通讯使用的DB块，都是从DB700到DB899，分为4种类型，其中DB700-DB749为发送DB块（Send DB），DB750-DB799为接收数据块（Receive DB），DB800-849为用户发送数据块（User Send DB），DB850-DB899为用户接收数据块（User Receive DB）。

3.3.2 通讯触发Lifecounter

Lifecounter用来触发发送telegram，并按顺序发送多个通讯连接，以防止通讯堵塞的发生。 这个CFC chart 每100ms执行一次，COUNTER_T1-T5（计数器）每秒从1加到5（每200ms加1），而COUNTER1每秒加1，等于999后重新计数。通过计数器COUNTER_T1-T5值每200ms传给一个MOVE_COUNTER，在1秒内依次触发5个MOVE_COUNTER。而计数器COUNTER1值在1秒内依次传给5个MOVE_COUNTER，其值保存在DB699的5个WORD中，用于5个通讯连接的Lifecounter，从而使每个连接每1秒更新1次，保证所有通讯连接的正常工作。

3.3.3 通讯错误诊断

一个PLC中每个连接的通讯程序，都有一个通讯错误诊断信号（用M点表示）。通过MSG_ANY将这些信号集中在一起，并给出相应的诊断信息，在HMI上显示，以帮助分析判断通讯故障。S7S7与S7TDC的故障诊断方法基本是一致的。

3.3.4 S7S7通讯的发送与接收

一个通讯连接包括发送和接收，个别的只有发送或只有接收。

首先一个Lifecounter赋予DB830的一个INT，然后ROT_COPY块将DB830的数据拷贝到DB730，从0字节到130字节，共65个字。FR_BSEND块是发送块，ID和RID号在连接中已定义好，可直接赋值，它先将DB730中从0字节开始的130个字节数据与从500字节开始的130个字节数据进行比较，如果相同，不发送，如果不同，则发送新数据，同时将从0字节开始的130个字节数据拷贝到从500字节开始的130个字节，以做下次比较。

在接收CFC chart中，FR_BRCV块将新数据接收到DB780从0字节开始的130个字节中，先与从500字节开始的130个字节数据比较，如果相同，则不接收，如果不同，则接收新数据到从0字节开始的130个字节，同时更新从500字节开始的130个字节数据，以为下次比较做准备。

3.3.5 S7TDC通讯的发送与接收

其原理与S7S7通讯基本相同，发送使用FR_AGLSN块，接收使用FR_AGLRC块。此外，在发送之前和接收之后，除BOOL数据类型只拷贝外，其它数据类型（INT、WORD、REAL等）要进行拷贝和转换（ROTATE），在ROT_COPY块中，对DB块中不同的数据类型进行相应的处理。其数据传输模式主要采用HAS和REF，在Broadcast模式中，使用MUL，它们在通讯程序上有些区别。

4 结束语

在单机架平整机控制系统中，通过SIMATIC NET网络TDC系统向SIMOVERT传动控制系统传送控制命令、各种参数值，SIMOVERT向PLC传送各种状态以及卷径等变量，操作站读取PLC信息形成画面，同时向TDC系统发送轧制规程等。全部PLC、操作站、TDC系统、SIMOVERT传动数字化控制系统通过SIMATIC NET网络连接成一个整体，有效地实现了它们之间的数据通讯、信息交换。

参考文献

[1]Skin pass mill machine functional description，SMS DMAG，2004.

[2]平整机电气和自动化报价（最终版），附件2技术说明，SMS，2004.

[3]PROFIBUS技术和应用系统描述，PROFIBUS技术资格中心（PCC），2001.

作者简介：陈海鹏（1977-），男，汉族，本科，工程师。