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*章：現(xiàn)場總線技術及PROFIBUS
1.1 現(xiàn)場總線技術的由來
1.1.1 CIMS體系結構及產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)結構的層次劃分
根據(jù)工廠治理、生產(chǎn)過程及功能要求，CIMS體系結構可分為5層，即工廠級、車間級、單元級、工作站級和現(xiàn)場級。簡化的CIMS則分為3層，即工廠級、車間級和現(xiàn)場級。在一個現(xiàn)代化工廠環(huán)境中，在大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程控制中，產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)結構同樣分為這三個層次，與簡化的網(wǎng)絡層次相對應。如圖1-1所示。

圖1-1：簡化的CIMS網(wǎng)絡體系結構

1.1.2 現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成是工廠自動化及CIMS*的重要部分。
現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)主要完成底層設備單機控制、連機控制、通訊連網(wǎng)、在線設備狀態(tài)監(jiān)測及現(xiàn)場設備運行、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、存儲、統(tǒng)計等功能，保證現(xiàn)場設備高質(zhì)量完成生產(chǎn)任務，并將現(xiàn)場設備生產(chǎn)及運行數(shù)據(jù)信息傳送到工廠治理層，向工廠級MIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)。同時也可接受工廠治理層下達的生產(chǎn)治理及調(diào)度命令并執(zhí)行之。因此，現(xiàn)場級與車間級監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)是實現(xiàn)工廠自動化及CIMS系統(tǒng)的基礎。
1.1.3 傳統(tǒng)的現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)
傳統(tǒng)的現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)（包括：基于PC、PLC、DCS產(chǎn)品的分布式控制系統(tǒng)），其主要特點之一是，現(xiàn)場層設備與控制器之間的連接是一對一（一個I/O點對設備的一個測控點）所謂I/O接線方式，信號傳遞4-20mA（傳送模擬量信息）或24VDC（傳送開關量信息）信號。如圖1-2所示：

圖1-2：傳統(tǒng)的現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)
1.1.4 系統(tǒng)主要缺點
（1）信息集成能力不強： 控制器與現(xiàn)場設備之間靠I/O連線連接，傳送4-20mA模擬量信號或24VDC等開關量信號，并以此監(jiān)控現(xiàn)場設備。這樣，控制器獲取信息量有限，大量的數(shù)據(jù)如設備參數(shù)、故障及故障紀錄等數(shù)據(jù)很難得到。底層數(shù)據(jù)不全、信息集成能力不強，不能*CIMS系統(tǒng)對底層數(shù)據(jù)的要求。
（2）系統(tǒng)不開放、可集成性差、專業(yè)性不強：除現(xiàn)場設備均靠標準4-20mA/24VDC連接，系統(tǒng)其它軟、硬件通常只能使用一家產(chǎn)品。不同廠家產(chǎn)品之間缺乏互操縱性、互換性，因此可集成性差。這種系統(tǒng)很少留出接口，答應其它廠商將自己專長的控制技術，如控制算法、工藝流程、配方等集成到通用系統(tǒng)中往，因此，面向行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)很少。
（3）可靠性不易保證：對于大范圍的分布式系統(tǒng)，大量的I/O電纜及敷設施工，不僅增加本錢，也增加了系統(tǒng)的不可靠性。
（4）可維護性不高：由于現(xiàn)場級設備信息不全，現(xiàn)場級設備的在線故障診斷、報警、記錄功能不強。另一方面也很難完成現(xiàn)場設備的遠程參數(shù)設定、修改等參數(shù)化功能，影響了系統(tǒng)的可維護性。
1.1.5 現(xiàn)場設備的串行通訊接口是現(xiàn)場總線技術的原形
由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展，很多傳感器、執(zhí)行機構、驅(qū)動裝置等現(xiàn)場設備智能化，即內(nèi)置CPU控制器，完成諸如線性化、量程轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波甚至回路調(diào)節(jié)等功能。因此，對于這些智能現(xiàn)場設備增加一個串行數(shù)據(jù)接口（如RS-232/485）是非常方便的。有了這樣的接口，控制器就可以按其規(guī)定協(xié)議，通過串行通訊方式（而不是I/O方式）完成對現(xiàn)場設備的監(jiān)控。假如設想全部或大部分現(xiàn)場設備都具有串行通訊接口并具有同一的通訊協(xié)議，控制器只需一根通訊電纜就可將分散的現(xiàn)場設備連接，完成對所有現(xiàn)場設備的監(jiān)控，這就是現(xiàn)場總線技術的初始想法。
1.2.4 現(xiàn)場總線技術的產(chǎn)生
基于以上初始想法，使用一根通訊電纜，將所有具有同一的通訊協(xié)議通訊接口的現(xiàn)場設備連接，這樣，在設備層傳遞的不再是I/O（4-20mA/24VDC）信號，而是基于現(xiàn)場總線的數(shù)字化通訊，由數(shù)字化通訊網(wǎng)絡構成現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)。
1.2 現(xiàn)場總線技術概念
1.2.1 現(xiàn)場總線技術
目前，*的現(xiàn)場總線技術概念描述如下：現(xiàn)場總線是安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場設備/儀表與控制室內(nèi)的自動控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點通訊的數(shù)據(jù)總線。其中，“生產(chǎn)過程”包括斷續(xù)生產(chǎn)過程和連續(xù)生產(chǎn)過程兩類。
或者，現(xiàn)場總線是以單個分散的、數(shù)字化、智能化的丈量和控制設備作為網(wǎng)絡節(jié)點，用總線相連接，實現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動控制功能的網(wǎng)絡系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。
1.2.2 現(xiàn)場總線技術產(chǎn)生的意義
（1）現(xiàn)場總線（Fieldbus）技術是實現(xiàn)現(xiàn)場級控制設備數(shù)字化通訊的一種產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場層網(wǎng)絡通訊技術；是一次產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場級設備通訊的數(shù)字化革命。現(xiàn)場總線技術可使用一條通訊電纜將現(xiàn)場設備（智能化、帶有通訊接口）連接，用數(shù)字化通訊代替4-20mA/24VDC信號，完成現(xiàn)場設備控制、監(jiān)測、遠程參數(shù)化等功能。
（2）傳統(tǒng)的現(xiàn)場級自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用一對一連線的、4-20mA/24VDC信號，信息量有限，難以實現(xiàn)設備之間及系統(tǒng)與外界之間的信息交換，使自控系統(tǒng)成為工廠中的“信息孤島”，嚴重制約了企業(yè)信息集成及企業(yè)綜合自動化的實現(xiàn)。
（3）基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用計算機數(shù)字化通訊技術，使自控系統(tǒng)與設備加進工廠信息網(wǎng)絡， 構成企業(yè)信息網(wǎng)絡底層，使企業(yè)信息溝通的覆蓋范圍一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場。在CIMS系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線是工廠計算機網(wǎng)絡到現(xiàn)場級設備的延伸，是支撐現(xiàn)場級與車間級信息集成的技術基礎。
1.2.3 基于現(xiàn)場總線的現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)

s7-300編輯

目錄

1產(chǎn)品簡介

2產(chǎn)品特性

3產(chǎn)品特點

4工作原理

5編程工具

6組成部件

? 導軌（Rail）? 電源模塊（PS）? CPU模塊? 信號模塊（SM）? 功能模塊 (FM)? 接口模塊 (IM)? 通訊處理器(CP)? 附件

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產(chǎn)品簡介編輯

S7-300

S7-300是德國西門子公司生產(chǎn)的可編程序控制器(PLC)系列產(chǎn)品之一。其模塊化結構、易于實現(xiàn)分布式的配置以及性價比高、電磁兼容性強、抗震動沖擊性能好，使其在廣泛的工業(yè)控制領域中，成為一種既經(jīng)濟又切合實際的解決方案。

2產(chǎn)品特性編輯

· 針對低性能要求的模塊化中小控制系統(tǒng)· 可配不同檔次的CPU · 可選擇不同類型的擴展模塊· 可以擴展多達32個模塊· 模塊內(nèi)集成背板總線· 網(wǎng)絡連接 - 多點接口 (MPI), -PROFIBUS或-工業(yè)以太網(wǎng)· 通過編程器PG訪問所有的模塊· 無插槽限制· 借助于“HWConfig”工具可以進行組態(tài)和設置參數(shù)

3產(chǎn)品特點編輯

· 循環(huán)周期短、處理速度高· 指令集功能強大（包含350多條指令），可用于復雜功能· 產(chǎn)品設計緊湊，可用于空間有限的場合· 模塊化結構，設計更加靈活· 有不同性能檔次的CPU模塊可供選用· 功能模塊和I/O模塊可選擇· 有可在露天惡劣條件下使用的模塊類型

工作原理編輯

· PLC采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式。OB1是用于循環(huán)處理的組織塊（主程序），它可以調(diào)用別的邏輯塊，或被中斷程序（組織塊）中斷?！ぴ谄饎油瓿珊?，不斷地循環(huán)調(diào)用OB1，在OB1 中可以調(diào)用其它邏輯塊(FB, SFB, FC或SFC)。·循環(huán)程序處理過程可以被某些事件中斷?！ぴ谘h(huán)程序處理過程中，CPU 并不直接訪問I/O模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址區(qū)，而是訪問CPU內(nèi)部的輸入/輸出過程映像區(qū)（在CPU的系統(tǒng)存儲區(qū)）

5編程工具編輯

使用STEP7軟件對S7-300進行編程，目前S7-300的編程軟件版本為STEP7 V5.5SP2。^[1]STEP7包含了自動化項目從項目的啟動、實施到測試以及服務每一個階段所需的全部功能。

6AV6647-0AH11-3AX0

SIMATIC HMI KP300 BASIC MONO PN, BASIC PANEL, KEY OPERATION, 3" FSTN LCD DISPLAY, MonOCHROME BLACK/WHITE, PROFINET INTERFACE, ConFIGURATION FROM WINCC BASIC V11/ STEP7 BASIC V11, ConTAINS OPEN SOURCE SW WHICH IS PROVIDED FREE OF CHARGE FOR DETAILS SEE CD 概述： 3 英寸至 15 英寸理想的入門級系列,用于操作和監(jiān)控緊湊型機器和系統(tǒng) 由于使用像素圖形顯示屏,可以清晰地顯示過程 使用觸摸屏和觸覺功能鍵實現(xiàn)直觀的操作 配備所有必需的基本功能,如警報記錄,配方管理,繪圖,矢量圖形和語言切換 通過集成的以太網(wǎng)接口或帶有 RS485/422 的單獨版本可以簡單地連接到控制器

優(yōu)點：

全集成自動化 (TIA) 的集成組件：
提高生產(chǎn)率,zui小化工程費用,減少生存周期成本 由于采用垂直組態(tài)（4' 和 6' 設備）,即使在安裝空間受*也可使用 縮短組態(tài)和調(diào)試時間 由于免維護型設計和背光顯示器使用壽命較長,維修十分方便 由于具有輸入/輸出字段,矢量圖形,趨勢曲線,條形圖,文本和位圖等要素,可以簡單,輕松地顯示過程值 圖片庫,帶有現(xiàn)成的圖形對象 可使用： 可組態(tài) 32 種語言（包括亞洲和西里爾字符集） 在線可在多達 5 種語言間切換 相關語言文本和圖形

適用范圍：

在生產(chǎn),過程和樓宇自動化中,使用 SIMATIC HMI 基本面板可以實現(xiàn)對緊湊型機器和設備的本地控制和監(jiān)視。它們在各個部門中有著廣泛的應用。

設計：

SIMATIC HMI 基本面板與面板和多功能面板產(chǎn)品系列的現(xiàn)有觸摸設備安裝兼容。

KP300 基本型單色 PN

3.6' FSTN 像素圖形,單色 1 個以太網(wǎng)接口（TCP/IP,PROFINET） 觸控設備,配備10個功能鍵和10個系統(tǒng)鍵。 Text Displays (TD 100C, TD 200/TD 200C, TD 400C) 和 OP 73 , OP 73micro的創(chuàng)新后繼產(chǎn)品。

KTP400 Basic 單色 PN

3.8' STN,單色 1 個以太網(wǎng)接口（TCP/IP,PROFINET） 觸摸屏和 4 個觸覺功能鍵

KTP600 Basic 單色 PN

5.7' STN,單色 1 個以太網(wǎng)接口（TCP/IP,PROFINET） 觸摸屏和 6 個觸覺功能鍵 TP 177micro//TP 177A 創(chuàng)新的后續(xù)產(chǎn)品

KTP600 基本型彩色 PN 或 DP

5.7' TFT,256 色 1 個以太網(wǎng)接口（TCP/IP,PROFINET）或
1 個 RS 485/422 接口（MPI,PROFIBUS DP；單獨版本） 觸摸屏和 6 個觸覺功能鍵 TP 177micro//TP 177A 創(chuàng)新的后續(xù)產(chǎn)品

KTP1000 基本型彩色 PN 或 DP

10.4' TFT,256 色 以太網(wǎng)接口 (TCP/IP, PROFINET) 或
1 個 RS 485/422 接口（MPI,PROFIBUS DP；單獨版本） 觸摸屏和 8 個觸覺功能鍵

TP1500 Basic 彩色 PN

15.0' TFT,256 色 1 個以太網(wǎng)接口（TCP/IP,PROFINET） 觸摸屏