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方案确定 本项目中采用西门子S7－200 SMART PLC作 为主控制器，采用SMART LINE触摸屏作为人机 交互接口。S7－200 SMART的CPU集成了以太网 接口和1个RS485接口，通过扩展通信板，还能增 加1个RS485通信口。RS485通信口支持自由口通 信，以太网接口不仅支持程序调试功能，还能与 触摸屏和计算机进行通信，轻松组网。S7－200 SMART配备了西门子专用高速处理芯片，可以轻 松满足AGV复杂的控制要求。 本系统采用CPU ST40控制小车，CPU SR20作 为主站，触摸屏则选用Smart 700 IE，每个CPU均 配备了RS485通信板。CPU ST40具有24点输入（4 个上升沿和4个下降沿中断），16点输出，支持自 由口通信，完全可以满足小车控制需求，其控制 原理图如图2所示。 软件开发 AGV的PLC程序主要包括通信程序和小车控 制程序。 （1）小车控制程序 距离判断、路径选择是AGV控制程序的关 键，关系到整个AGV控制系统的运行效率和质 量。当前小车的控制算法比较成熟，有较多的文 档资料可供参考，此处不再赘述。小车控制流程 如图3所示。 （2）小车通信程序 AGV不仅要向主控机报告AGV自身的状态， 而且要接收主站下达的控制任务。在一个AGV控 制系统中，AGV的数量少则几台，多则几十台。 在多小车的系统中，小车与主站的实时通信很关 键，否则影响到整个系统的运行效率及安全。影 响实时通信的因素有：通信个体的数量、通信波 特率、通信介质、通信协议及通信网络结构等。 其中RS485自由口通信协议及程序的实现尤其 重要。由于Modbus通信协议中主站对从站的读写 操作是分开的，在AGV控制系统中，主站不仅需 要得到小车的实时状态，还需要把控制任务实时 发送给小车，在小车数量比较多的系统中，如果 采用读写操作分开的通信协议，那么通信的实时 性就会明显降低。 本项目中希望主站与小车之间的读写操作能 够一次完成，从而提高整个系统的通信实时性， 因此设计的通信协议需要实现以下功能。 1）主站与1＃从站通信，把VB0－VB29 写入 1＃从站的VB0－VB29，从站收到后响应，把自身 的VB30－VB59，写入主站的VB200－VB29。 2）主站与2＃从站通信，把VB30－VB39 写 入2＃从站的VB0－VB29，从站收到后响应，把自 身的VB30－VB59写入主站的VB230－VB259。 3）依此类推，一次发送和接收就可以实现读 写操作，提高通信效率。 参考Modbus库所实现的通信功能，通过长期供应西门子SMART10寸原装触摸屏0CE11自由 口协议编写的主站和从站通信程序块也实现了类 似功能，用户只需要直接调用程序块，定义好接 口参数，即可实现主从站点对点通信。 应用体会 S7－200 SMART控制器可扩展至2个RS485通 信口，均支持自由口通信，很好地满足了AGV对 于RS485通信口的数量要求。同时，本体集成的以 太网口支持编程调试、触摸屏通信等功能，使用 1根网线或者Wifi就可以实现编程调试工作。使用 Wifi进行调试可避免有线编程电缆因现场环境条件 造成的干扰，从而提高工作效率。

(2) TMW Protocol Test Harness，版本V2.0.43，含21天的Demo试用授权
关于TMW Protocol Test Harness软件的Demo版可以从以下连接中获取：
http://www.trianglemicroworks.com

2．2 TMW Protocol Test Harness模拟软件简介
         TMW Protocol Test Harness PC模拟软件是TriangleMicroWorks公司推出的针对电力行业计算机模拟测试软件，支持多种电力通信规约，包括IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104及DNP3等电力远控规约，同时支持Modbus RTU/TCP通讯协议，能够作为上述通信规约的Master和Slave，非常适合于与第三方设备或软件进行模拟电力行业的各种环境测试。
         对于TMW Protocol Test Harness PC模拟软件，在DNP3作为Slave站下其各种数据对象的地址分布如下表１所示：

数据类型	数量	长度	所属类Class	索引Index	备注
单点数字位输入(Binary Input)	40	8 Bit	Class1	0-39	单点输入信号，其中信号占1bit,其余7Bit为Flag
双点数字位输入(Double Bit Input)	40	8 Bit	Class1	0-39	双点输入信号，其中信号占2bit,其余6Bit为Flag
数字输出(Binary Output)	35	8 Bit	Class1	0-34	单点输出控制信号
计数器输入(Counter Input)	30	32/16 Bit	Class3	0-29	计数器输入信号
冻结计数器(Frozen Counter )	30	32/16 Bit	Class3	0-29	冻结计数器信号
模拟量输入(Analog Input)	75	32/16 Bit	Class2	0-74	模拟量输入信号
模拟量输出(Analog Output)	25	32/16 Bit	Class0	0-24	模拟量输出控制信号

表１：TMW Protocol Test Harness PC模拟软件作为DNP3 Slave的数据对象分布

    　下面将主要介绍如何组态WinCC Telecontrol获取表１中的数据。 长期供应西门子SMART10寸原装触摸屏0CE11

2．3 配置WinCC Telecontrol作为DNP3 主站(Master)项目组态
    在操作系统的桌面下通过点击WinCC的快捷图标打开WinCC界面，并创建一个单用户项目文件，本例中命名为“DNP3_Test”，如下图8所示：

图8：创建一个新的WinCC项目文件

在新创建的项目中的驱动通道下通过“Tag Management->Add New Driver…”添加新驱动，选择tcChannel来添加WinCC Telecontrol驱动通道，如下图9所示：  西门子10寸触摸屏

图9：添加Tc Channel驱动通道

          添加Tcchannel驱动通道后，通过“TELECONTROL->New Driver Connection..” 添加一个新的驱动连接，通道名称本例中设置为“TMW_Protocol_Test_Harness”，如下图10所示：

图10：新建一个通道连接

         之后通过点击图9中的“Properties”来打开新建的通道连接的属性对话框，在属性对话框中的“AS View”下通过鼠标右键“->Add”DNPCONN” AS Source Node...”添加一个DNP3 Connection，本例中将节点名称命名为DNP_Connection”，在“Protocol Type”中选择协议类型为“TCP”，在”Connection Adress”中设置连接远程从站的IP地址，本例为安装了西门子10寸触摸屏TMW Protocol Test Harness软件的PC IP地址192.168.0.120，”Connection Port”保持为缺省20000即可，如下图11所示：

图11 ：添加DNP3 Connection

          在图10中通过长期供应西门子SMART10寸原装触摸屏0CE11点击“Configure Connection Parameters”打开DNP3 Connection的参数设置对话框，对于”Parameters”和”Timeouts”参数保持缺省设置即可，点击“OK”确认设置，如下图12所示：

图12：DNP3 Connection 的参数设置

         之后返回到通道连接的属性对话框，同样在属性对话框中的“AS View”下通过鼠标右键“->Add DNPRTU AS Source Node...”添加一个DNP3 RTU，本例中将节点名称命名为“DNP3_RTU”，在“Redundancy Mode””中设置DNP3连接的冗余模式，本例中选择非冗余模式”0-Single Connection(no redundancy)”，在”Polling”中设置DNP3的轮询模式，本例中设置为”Polling Cycle”，如图13所示：

图13：DNP3_RTU 节点的参数设置

注意：在DNP3的Polling模式中包括如下两种模式
“Polling Cycle”:循环轮询
“ Polling Group”:轮询组，每个组可以单独设定轮询周期及模式

        点击图13中的“Configure Connection”可以设置DNP3_RTU节点所关联的DNP3 Connection节点，本例中直接选择上面中所创建的DNP3_Connection，在”link Address”中设置远程从站的链路地址，本例中为4，如下图14所示意：

图14：组态DNP3_RTU所关联的DNP3_Connection节点

         点击图13中的“Configure Parameter”可以设置DNP3_RTU的其他参数，该参数保持缺省即可，如下图15所示，实际应用中对于”Opinion”、”Unsolicitated Responses”、”Time Delay Measurement”需要根据实际项目情况进行设置，具体含义如下：

1)“opinion”
”Automatic Class Assignment” : 类别分配，表示是否将指定数据对象设为某一类别，本例中勾选
“Automatic Read of Dataset structures”:自动读取从站的数据结构，本例中勾选
2）”Unsolicitated Responses”
”Unsolicitated Responses”: 自发上送消息，设置是否支持主动上送没有请求的消息，本例中勾选Class1,2,3
“Automatic Read Current Value After CMD/SP”:设置是否在发出控制命令或设定值后自动读取当前值，本例中勾选
3 ）”Time Delay Measurement”: 时间延迟测量,是否支持让应用计算某一从站的传输路径延迟，本例中勾选

图15 ：DNP3_RTU的相关参数设置

        至此WInCC Telecontrol作为主站DNP3的参数设置已经全部完成.

 西门子10寸触摸屏
2．4 配置TMW Protocol Test Harness PC模拟软件作为DNP3 从站(Slave)项目组态
         打开TMW Protocol Test Harness测试软件，通过点击快捷图标“ ”来打开协议选择对话框，在打开的协议选择对话框中，在”Protocol”中选择”DNP3”；在”Type”中选择”Slave”，之后点击”Open”按钮打开”DNP3 Slave”的详细设置对话框，如下图16所示：

图16：在Protocol Test Harness软件中新建DNP3 Slave控制台

         在图16的DNP3 Slave的”Channel”选项框中，其相关参数设置如下 ：

“Channel name”:设置新建控制台的名称，由用户自定义，本例中为”My DNP3 Slave”
“Connection Type”:连接类型，本例中选择”TCP/IP”
其它参数保持缺省设置即可。
将图16的DNP3 Slave对话框切换到Session，如下图17所示：

图17：DNP3 Slave控制台的”Session”参数设置

图17的相关参数设置如下：
“link Layer Addresses”的”Soure”:源链路地址，必须与WinCC Telecontrol的目的地址一致
“link Layer Addresses”的”Destination”:目的链路地址，必须与WinCC Telecontrol的源地址一致
“Predefined Database or Device Simulator”:选择”Default Database-Change values in Data Window”

其它参数保持缺省设置即可。
之后点击图17中的”Open”按钮，可以看到新建的DNP3 Salve控制台，如下图18所示：

图18：创建的DNP3 Slave控制台

3 通讯测试
        基于DNP3的特殊通讯机制，下面将逐一介绍WInCC Telecontrol作为主站与TMW Protocol Test Harness作为子站通讯的通信连接握手过程，各种数据对象库(包括二进制输入对象、二进制输出对象、计数对象、模拟量输入对象、模拟量输出对象、时间对象、级类对象等)的数据交换过程

3．1 WinCC Telecontrol与TMW Protocol Test Harness通讯握手连接过程
WinCC Telecontrol参数设置完毕后在Runtime项目运行后与TMW Protocol Test Harness将完成如下DNP3数据交换过程：

1) 根据设定的周期(测试时设定为10秒)完成对从站TMW Protocol Test Harness的Class 1/2/3类数据的数据更新请求，从站正常予以响应，此时从站的所有Class1/2/3类数据将更新到WinCC Telecontrol
2) 根据设定的周期(测试时设定为600秒)完成对从站TMW Protocol Test Harness的Class 0类数据的数据更新请求，从站正常予以响应，此时从站的所有Class0类数据将更新到WinCC Telecontrol
3) 根据设定的周期(测试时设定为300秒)完成对从站TMW Protocol Test Harness的时钟同步

3．2单点数字位输入(Binary Input)测试
        对于单点数字位输入，其通信机制如下，从站TMW Protocol Test Harness支持带有相对时间的单点数字位输入，当在从站中更改该数据的Value或Flag时将会自发上送单点数字位输入报文给WinCC Telecontrol，WinCC Telecontrol正常解析报文，通过组态对应的单点数字位输入变量获取相应的Value和Flag。
        对带有相对时间的单点数字位输入数据，当改变以下任意数值时从站将自发上送消息报文给主站：
1) 变量值Value-代表某个设备的实际状态，如开或关
2) 变量的质量状态Flag,包括了(Online、Restart、Comms Lost、Remote Forced、Local Forced、Chatter)
         而WinCC Telecontrol解析到的此类对象数据的物理意义如下：
1) Value-代表某个设备的实际状态，如开或关代表了该点的实际状态
2) Flag-代表某个设备的质量状态，如Online、Restart、Comms Lost、Remote Forced、Local Forced、Chatter等
        下面将介绍如何在WinCC画面组态单点数字位输入变量详细步骤。  西门子10寸触摸屏
        在图10 所添加的驱动连接“TMW_Protocol_Test_Harness”中新增一个Bool变量，在本例中名称为“BI1_Value”，数据类型选择为“Binary tag”，如下图19所示：

SIMATIC PDM 支持各种通信协议通信组件，连接设备进行数据通信：

带有 PROFIBUS DP 接口的设备

例如，SIMOCODE DP 电机起动器或远程 I/O SIMATIC ET 200iS：这些设备可直接连接 PROFIBUS DP。

带有 PROFIBUS PA 接口的设备

如，SITRANS P 变送器。可通过以下方式，将 SIMATIC PDM 支持的 PROFIBUS PA 设备连接到 PROFIBUS DP：

– DP/PA link 作为模块化网关，去除两个网络间的耦联关系

– DP/PA 耦合器作为直连网关，数据传输更为透明

带有 HART 接口的设备

如，SITRANS TK-H 温度变送器：这些设备支持以下不同连接方式：

• 通过 PROFIBUS 远程 I/O SIMATIC ET 200M 或带有 HART 模块量输入模块和输出模块的 ET 200iSP 连接

• 通过 PROFIBUS 远程 I/O 连接，基于 PROFIBUS & PROFINET 国际组织 (PI) 规范

• 通过 HART 调制解调器，建立 PC/工程师站与 HART 设备间的点到点连接

• 通过 HART 多路复用器，将数据帧明文转发到 HART 设备

• 通过长期供应西门子SMART10寸原装触摸屏0CE11 HART 无线网关，将数据帧明文转发到 HART 设备