【正文】 在此，首先向尊敬的江豪老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！半年來，江豪老師的平易近人，工作上的勤奮和永不停息，深深地激勵著我、影響著我，使我在學(xué)習(xí)上、人生態(tài)度上都得到了無盡的啟迪，在我人生當(dāng)中這是一份寶貴的財富。 主要畫面的介紹上位機(jī)系統(tǒng)其圖形界面按照生產(chǎn)線工藝流程布置，具有生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備運行狀態(tài)顯示、工藝參數(shù)和設(shè)備參數(shù)的實時顯示；重要參數(shù)的設(shè)定值、實際值實時顯示功能。（3）數(shù)據(jù)塊（DB）和變量表的說明設(shè)計中用到一個數(shù)據(jù)塊（DB11）用于存放由從站傳送給主站的數(shù)據(jù)。如圖47中，將4傳送給QB6和QB14是用來定義發(fā)送報文的長度，將3發(fā)送給QB7和QB15是定義RS485總線橋處于接受模式。[16]并且通過端口0發(fā)送數(shù)據(jù)，將發(fā)送完成事件連接到中斷上，發(fā)送緩沖區(qū)以VB2000開始。輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)從VB2400開始；輸出緩沖區(qū)緊緊跟隨輸出緩沖區(qū)，并在VB2408處開始。一旦DP主站已將參數(shù)和I/O組態(tài)寫入到DP從站，而且從站已從主站那里接收到參數(shù)和組態(tài)，則主站就擁有那個從站。中繼器作為DP網(wǎng)絡(luò)的中間設(shè)備時，其處于同一網(wǎng)段中不需要設(shè)置終端電阻；當(dāng)中繼器處于一網(wǎng)段的終端則需要設(shè)置終端電阻。它用于連接兩個相同的網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)在兩個節(jié)點的物理層上傳遞信息，完成對信號的復(fù)制、調(diào)整和放大等功能。當(dāng)auto_txd與start_tr 同時為1是啟動自動定時發(fā)送。S7300PLCRS485/DPRS485設(shè)備PROFIBUS DP圖33 RS485設(shè)備通過RS485/DP連接到總線上在PLC 為主站的PROFIBUS 系統(tǒng)中，總線橋作為系統(tǒng)的一個從站，通過RS485 接口與設(shè)備連接。表31 總結(jié)了EM277狀態(tài)指示器的各種狀態(tài)LEDOFF紅色紅色閃爍綠色CPU故障模塊良好內(nèi)部模塊故障POWER沒有24 DC24VDC用戶電源良好DP ERROR沒有錯誤脫離數(shù)據(jù)交換模式參數(shù)化/組態(tài)錯誤DX MODE不在數(shù)據(jù)交換模式在數(shù)據(jù)交換模式 EM277在數(shù)據(jù)采集中的作用除7臺異纖微塵分離機(jī)和5臺往復(fù)式抓棉機(jī)預(yù)留有RS485通訊接口外，其他控制器及濾塵機(jī)組都是采用西門子S7200 PLC，因此可采用EM277 PROFIBUS DP擴(kuò)展從站模塊將這些S7200 PLC連接到PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)上。為了將EM277作為一個DP從站使用，用戶必須設(shè)定與主站組態(tài)中的地址相匹配的DP端口地址。其中第一個網(wǎng)段包含15臺設(shè)備：2臺異纖微塵分離機(jī)、6臺濾塵機(jī)組、1臺往復(fù)式抓棉機(jī)、1個帶有PLC的控制機(jī)柜、1臺單軸流開棉機(jī)、2臺多倉混棉機(jī)、2臺開棉機(jī)。2～3臺管理計算機(jī)既可以單獨操作，也可以互為冗余。另外在此次設(shè)計中從實際的現(xiàn)場布局來看，6臺濾塵機(jī)組也計算在清花工序內(nèi)。尤其對被控紡織設(shè)備中的每個過程和狀態(tài)信息進(jìn)行實時采集，獲得所有設(shè)備監(jiān)測、過程控制、狀態(tài)檢測的現(xiàn)場信息的應(yīng)用更能顯示出其優(yōu)越性。在生產(chǎn)過程中可實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、人機(jī)對話等自控功能，多生產(chǎn)機(jī)臺的集中控制很容易實施[34]。本課題把現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用在傳統(tǒng)的紡織生產(chǎn)過程中，完成海量數(shù)據(jù)的實時采集和處理，全面提高了工廠的生產(chǎn)效率和管理效能，使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了較好的生產(chǎn)管理的信息化。3. 進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。將信息技術(shù)與企業(yè)的管理、業(yè)務(wù)、生產(chǎn)、發(fā)展過程緊密結(jié)合起來，增強(qiáng)紡織企業(yè)競爭力，無論是ERP還是FCS、DCS，都是實現(xiàn)企業(yè)信息化的一種手段，都代表著一種先進(jìn)的自動化方案及管理理念。現(xiàn)場總線技術(shù)主要應(yīng)用于進(jìn)行過程數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行直接的數(shù)字控制，進(jìn)行設(shè)備和系統(tǒng)的監(jiān)測和診斷，實施安全性和冗余等方面。（3）運用現(xiàn)場總線技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備與控制中心的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊，從而實現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場輔助管理和工藝參數(shù)優(yōu)化，使整個公司的信息化管理形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，確保公司資源管理系統(tǒng)的成功實施。另外根據(jù)需要，還可以設(shè)置一個WEB服務(wù)器，來實現(xiàn)與企業(yè)網(wǎng)或因特網(wǎng)的連接。7. 網(wǎng)段中使用中繼器保證信號傳遞的可靠性和穩(wěn)定性。輸入和輸出緩存區(qū)的地址可以配置在S7200 PLC V存儲器中的任何位置。此狀態(tài)一直保持到S7200 PLC斷電或數(shù)據(jù)交換重新開始。 RS485/DP模塊 RS485/DP模塊的介紹首先介紹一下RS485/DP模塊的工作原理如圖32所示，其中SPC3是西門子公司的PROFIBUS通信協(xié)議芯片。① 觸發(fā)發(fā)送：控制字D1：auto_txd=0，即默認(rèn)方式是觸發(fā)發(fā)送。RS485/DP模塊是主站與從站通信的橋梁。如圖35所示：圖35 中繼器替代分叉電路需要說明的是由于在一個RS485物理網(wǎng)段中，只能夠連接32個物理設(shè)備，但RS485中繼器本身也是一個特殊的DP從站設(shè)備，在連接的兩個網(wǎng)段中，都要分別占用一個設(shè)備數(shù)量資源（但不用分配站地址）。每次對從站的數(shù)據(jù)交換為寫輸出和讀輸入。 CPU224 CPU3152 DPV存儲區(qū) I/O地址區(qū) 偏移量:2400字節(jié)輸入緩沖區(qū)：4個字輸出緩沖區(qū)：16個字VB變量存儲字節(jié) I/O輸入?yún)^(qū)：16個字 I/O輸出區(qū)：4個字PI外部輸入PQ外部出 VB0DP模塊EM 277 VB2399PIB272 VB2400 PIB303VB2407PQB272VB2408PQB279VB2439圖41 V存儲器和I/O地址區(qū)上圖表示CPU224中的V存儲器的一個存儲器模型，以及一個DP主站CPU的I/O地址區(qū)。需要說明的是其控制器可能是西門子公司之外的PLC或者是其他帶有RS485通訊口的控制器，因此需要廠家配合將其所采參數(shù)放到一個特定的存儲單元里，以便讀取。如果不添加這些塊，當(dāng)出現(xiàn)這些錯誤時，主站就會停止運行，造成整個控制系統(tǒng)癱瘓，這在所有控制系統(tǒng)中是不允許的。圖49 FC4中消除往復(fù)式抓棉機(jī)數(shù)據(jù)紊亂程序FC5：此程序用作設(shè)備斷電后將保存的I/O及速度信息清零，防止再次上電時的自動操作造成事故。在監(jiān)控計算機(jī)上能遠(yuǎn)程實時監(jiān)控各個設(shè)備的故障狀態(tài)及報警情況，并通過不同顏色和信息提示區(qū)分報警的狀態(tài)，使管理人員隨時掌握車間設(shè)備運轉(zhuǎn)狀態(tài)及報警類型。采用PROFIBUS總線技術(shù)對紡織生產(chǎn)信息，完成海量數(shù)據(jù)的實時采集和上傳，促進(jìn)紡織企業(yè)的發(fā)展已成為當(dāng)今世界的潮流。同時要感謝我的同學(xué)路林濤和宋云召，我的論文的完成得益于大家在實驗室中營造了一個積極向上，踏實肯干的環(huán)境。系統(tǒng)也可以遠(yuǎn)程實時監(jiān)控各個設(shè)備報警情況，并通過不同顏色和信息提示區(qū)分報警的狀態(tài)。圖410 DB11中的地址單元分配變量表中用于定義輸入字節(jié)和中間寄存器字節(jié)所存儲的數(shù)值類型，可能還有對其進(jìn)行賦初值。在程序編寫中要給總線橋發(fā)送一個數(shù)據(jù)來定義主站要接收的數(shù)據(jù)長度，將21傳遞給QB4就是實現(xiàn)這個操作。 系統(tǒng)信息采集程序的設(shè)計主站中的程序主要應(yīng)用于接受來自EM277模塊和RS485模塊所帶的從站發(fā)送的采集數(shù)據(jù)并且對其做出相應(yīng)的處理進(jìn)而將信息傳送給上位機(jī)系統(tǒng)。即只要S7200 PLC通過區(qū)域VB2408VB2439把數(shù)據(jù)發(fā)到S7300 PLC中，而S7300 PLC通過區(qū)域VB2400VB2407把數(shù)據(jù)發(fā)送到S7200 PLC中。（1）組態(tài)EM277及其地址分配在此設(shè)計中用到大量EM277模塊，因此選擇對11號從站進(jìn)行組態(tài)作為示例。因此根據(jù)現(xiàn)場的實際情況必須選擇使用中繼器延長網(wǎng)絡(luò)的長度。因為在網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中都對信號的延遲范圍做了具體的規(guī)定，如果延遲太長，協(xié)議就不能正常工作，因此網(wǎng)絡(luò)中使用的中繼器的個數(shù)也是受到限制的。接收模式由控制字D2 位relen選擇。地址設(shè)置由產(chǎn)品正面的兩個十進(jìn)制旋轉(zhuǎn)開關(guān)SA 來設(shè)置?？梢詫崿F(xiàn)S7200 PLC與PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)上主站的物理連接。一旦EM277 PROFIBUS DP模塊已用一個DP主站成功地進(jìn)行了組態(tài)，EM277和DP主站就進(jìn)入數(shù)據(jù)交換模式。工業(yè)以太網(wǎng)PROFIBUS DPCPU3152DPCP3431通訊模塊活動終端………………異纖微塵分離機(jī)1485/DP485/DP異纖微塵分離機(jī)2EM277EM277清花機(jī)3清花機(jī)9濾塵機(jī)1濾塵機(jī)6EM277EM277中繼器異纖微塵分離機(jī)6485/DP485/DP異纖微塵分離機(jī)3EM277EM277清花機(jī)27清花機(jī)14EM277EM277清花機(jī)38清花機(jī)28中繼器……485/DP485/DP異纖微塵分離機(jī)7…圖21 清花工序系統(tǒng)構(gòu)成圖 3 系統(tǒng)主要硬件的介紹 EM277 PROFIBUS DP模塊 EM277的介紹通過EM277 PROFIBUS DP擴(kuò)展從站模塊，將S7200 PLC連接到PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)上。并且網(wǎng)絡(luò)中的中繼器和終端電阻均由就近的動力電柜單獨提供供電回路，采用開關(guān)電源單獨供電。（2）現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備各自獨立運行，相互之間沒有聯(lián)系，對整個系統(tǒng)的集中智能管理造成了很大的困難。由于制造業(yè)設(shè)備的更新周期比較長，短時間內(nèi)將陳舊的生產(chǎn)設(shè)備全部更換成全新設(shè)備是企業(yè)所不愿采用的。“敏捷”主要是表現(xiàn)在跟蹤變化和響應(yīng)時間的快速方面，生產(chǎn)指揮人員、企業(yè)決策者不僅關(guān)心在一個時間段內(nèi)任務(wù)的具體安排，同時還要關(guān)心設(shè)備負(fù)荷、紡織制品狀態(tài)、實時任務(wù)以及物料狀態(tài)等，所以“以時間為關(guān)鍵的制造”越來越為企業(yè)所重視。上位機(jī)系統(tǒng)主要用于監(jiān)控和智能管理，其圖形界面按照生產(chǎn)線工藝流程布置，具有生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備運行狀態(tài)顯示、工藝參數(shù)和設(shè)備參數(shù)的實時顯示；重要參數(shù)的設(shè)定值、實際值實時顯示等功能。4. 進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試并撰寫畢業(yè)論文。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，我國紡織行業(yè)這種勞動密集型的生產(chǎn)已經(jīng)不能適應(yīng)國際競爭，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）現(xiàn)場設(shè)備分散，缺少整體網(wǎng)絡(luò)的控制?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)把控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)結(jié)合起來，是當(dāng)前制造業(yè)自動化領(lǐng)域廣泛采用的一種最先進(jìn)、低成本和最可靠的控制技術(shù)，已成為當(dāng)今工業(yè)自動化領(lǐng)域的主流應(yīng)用技術(shù)。信息集成系統(tǒng)綜合了信息采集、信息處理和控制為一體的管理信息系統(tǒng)，代表了現(xiàn)代工業(yè)自動化控制技術(shù)的高新水平及發(fā)展方向。在網(wǎng)絡(luò)上設(shè)一個DP主站（主站采用CPU3152DP），DP主站配有工業(yè)以太網(wǎng)通信模塊（CP3431），通過該模塊和工業(yè)雙絞線可以把每個DP網(wǎng)絡(luò)都連接到工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)上，通過帶光纖口的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)， 掛入光纖環(huán)網(wǎng)。4. 電纜和連接器均采用西門子標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。這樣，使用戶能與主站交換任何類型的數(shù)據(jù)。EM277 PROFIBUS DP模塊在前面的面板上有四個狀態(tài)LED，用來指示DP端口的運行狀態(tài)：（1）S7200 PLC上電后，DX MODE燈一直熄滅直到DP通訊開始。S7200 PLC通過EM277 PROFIBUS DP擴(kuò)展從站模塊連接到PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)上。（2）無應(yīng)答關(guān)系、單純接收或發(fā)送數(shù)據(jù)的通信總線橋單純接收：如條碼掃描器通過RS485接口PROFIBUS主站發(fā)送ASCII 碼或二進(jìn)制數(shù)據(jù)；總線橋單純發(fā)送：如PROFIBUS主站通過RS485接口向顯示屏發(fā)送ASCII碼或二進(jìn)制數(shù)據(jù)；PROFIBUS主站實現(xiàn)這類簡單通信協(xié)議的原理與第一種協(xié)議相同，只是編程簡單而已。當(dāng)給RS485/DP模塊設(shè)定了與主站組態(tài)中的地址相匹配的DP端口地址，并且已用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上DP主站成功地進(jìn)行了組態(tài)，RS485/DP模塊和DP主站就進(jìn)入數(shù)據(jù)交換模式。中繼器在PROFIBUS DP總線中的主要作用有以下幾點：（1） 在一個網(wǎng)段中從站設(shè)備多于32個時要用中繼器將其