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电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2标准。FF的物理媒介的传输信号采用曼切斯特编码。
2）CAN总线（ControllerAreaNetwork 控制器局域网）
最早由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域，其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破坏性总线仲裁技术，通过设置优先级来避免冲突，通讯距离最远可达10KM/5Kbps/s，通讯速率最高可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个。目前已有多家公司开发了符合CAN协议的通信芯片。
3）Lonworks总线
它由美国Echelon公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡导。它采用ISO/OSI模型的全部７层通讯协议，采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，通讯速率从300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距离可达2700m（78Kbit/s），被誉为通用控制网络。Lonworks技术采用的LonTalk协议被封装到Neuron（神经元）的芯片中，并得以实现。采用Lonworks技术和神经元芯片的产品，被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。
4）DeviceNet总线
DeviceNet是一种低成本的通信连接也是一种简单的网络解决方案，有着开放的网络标准。DeviceNet具有的直接互联性不仅改善了设备间的通信而且提供了相当重要的设备级阵地功能。DebiceNet基于CAN技术，传输率为125Kbit/s至500Kbit/s,每个网络的最大节点为64个，其通信模式为：生产者/客户（Producer/Consumer），采用多信道广播信息发送方式。位于DeviceNet网络上的设备可以自由连接或断开，不影响网上的其他设备，而且其设备的安装布线成本也较低。DeviceNet总线的组织结构是Open DeviceNet Vendor Association（开放式设备网络供应商协会，简称“ODVA”）。
5）PROFIBUS总线
PROFIBUS是德国标准（DIN19245）和欧洲标准（EN50170）的现场总线标准。由PROFIBUS--DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA系列组成。DP用于分散外设间高速数据传输，适用于加工自动化领域。FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。PA用于过程自动化的总线类型，服从IEC1158－2标准。PROFIBUS支持主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。PROFIBUS的传输速率为9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大传输距离在9.6Kbit/s下为1200m，在12Mbit/s小为200m，可采用中继器延长至10km，传输介质为双绞线或者光缆，最多可挂接127个站
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点。
6）HART总线
HART是Highway Addressable Remote Transducer的缩写，最早由Rosemount公司开发。其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变的过渡产品。其通信模型采用物理层、数据链路层和应用层三层，支持点对点主从应答方式和多点广播方式。由于它采用模拟数字信号混和，难以开发通用的通信接口芯片。HART能利用总线供电，可满足本质安全防爆的要求，并可用于由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。
7）CC-Link总线
CC-Link是Control&Communication Link（控制与通信链路系统）的缩写，在1996年11月，由三菱电机为主导的多家公司推出，其增长势头迅猛，在亚洲占有较大份额。在其系统中，可以将控制和信息数据同是以10Mbit/s高速传送至现场网络，具有性能卓越、使用简单、应用广泛、节省成本等优点。其不仅解决了工业现场配线复杂的问题，同时具有优异的抗噪性能和兼容性。CC-Link是一个以设备层为主的网络，同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。2005年7月CC-Link被中国国家标准委员会批准为中国国家标准指导性技术文件。
8）WorldFIP总线
WorkdFIP的北美部分与ISP合并为FF以后，WorldFIP的欧洲部分仍保持独立，总部设在法国。其在欧洲市场占有重要地位，特别是在法国占有率大约为60%。WorldFIP的特点是具有单一的总线结构来适用不同的应用领域的需求，而且没有任何网关或网桥，用软件的办法来解决高速和低速的衔接。WorldFIP与FFHSE可以实现“透明联接”，并对FF的H1进行了技术拓展，如速率等。在与IEC61158第一类型的连接方面，WorldFIP做得最好，走在世界前列。
9）INTERBUS总线
INTERBUS是德国Phoenix公司推出的较早的现场总线，2000年2月成为国际标准IEC61158。INTERBUS采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，具有强大的可靠性、可诊断性和易维护性。其采用集总帧型的数据环通信，具有低速度、高效率的特点，并严格保证了数据传输的同步性和周期性；该总线的实时性、抗干扰性和可维护性也非常出色。INTERBUS广泛地应用到汽车、烟草、仓储、造纸、包装、食品等工业，成为国际现场总线的领先者。[3]
本次设计未使用到上述的九大类控制总线，而是使用的PPI控制总线。虽然PPI 总线不是国际标准，但是PPI总线在实际应用中还是很广泛的。
PPI是点对点接口，即point to point interface,是西门子公司专为S7-200系列PLC开发的通讯协议，内置于S7-200CPU中。PPI协议物理上基于RS-485口，通过屏蔽双绞
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线就可以实现PPI通讯。它是一种主-从协议，主站设备发送要求到从站设备，从站设备响应，从站不能主动主动发出信息，只是等待主站的要求并作出响应。主站靠PPI协议管理的共享连接来与从站通讯。PPI协议并不限制与任意一个从站的通讯的主站的数量，但在一个网络中，主站不能超过32个。PPI协议最基本的用途是让西门子STEP7-Micro/WIN编程软件上传和下载程序和西门子人机界面与PC通信。
3.2 WinCC+S7-200温度控制系统的硬件组成
温度控制系统的整个硬件由西门子S7-200PLC、EM 235模拟量输入模块和温度检测和控制模块三部分组成，它们的接线如图3.2所示。
图3.2 硬件接线图
3.2.1 西门子S7-200PLC
S7-200 系列 PLC 是由德国西门子公司生产的一种超小型系列可编程控制器，它能够满足多种自动化控制的需求，其设计紧凑，价格低廉，并且具有良好的可扩展性以及强大的指令功能，可代替继电器在简单的控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统。由于它具有极强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥作用[4]。
S7-200系列PLC可提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元。其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器等。S7-200系列的基本单元如表2.1所示。
表3.2.1 S7-200系列PLC中CPU22X的基本单元
型号 S7-200CPU221 S7-200CPU222 S7-200CPU224 S7-200CPU224XP S7-200CPU226 输入点 6 8 24 24 24 输出点 4 6 10 16 16 可带扩展模块数 0 2个扩展模块 7个扩展模块 7个扩展模块 7个扩展模块 本设计采用的是CUP226。它具有24输入/16输出共40个数字量I/O点。可连接7
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个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O点或35 路模拟量I/O点。26K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。
3.2.2 EM 235模拟量输入模块
EM 235模块是组合强功率精密线性电流互感器、意法半导体（ST）单片集成变送器ASIC芯片于一体的新一代交流电流隔离变送器模块，它可以直接将被测主回路交流电流转换成按线性比例输出的DC4～20mA（通过250Ω电阻转换DC 1～5V或通过500Ω电阻 转换DC2～10V）恒流环标准信号，连续输送到接收装置（计算机或显示仪表）。
图3.2.2 EM231模块DIP开关
3．2．3 温度检测和控制模块
由实验室提供的模拟真实锅炉的温度检测和控制模块，可通过热电阻将温度信号最终转换成标准的4～20mA电信号，从而对温度进行测量。控制模块由PLC输出的1～5V控制信号对锅炉进行加热。
温度的加热是由输出电压加载到电阻丝上使电阻丝发热从而达到升温目的。
3.3 WinCC+S7-200温度控制系统的软件配置
3．3．1 STEP 7 Micro/WIN SP6软件
STEP 7 Micro/WIN SP6编程软件是基于Windows的应用软件，是西门子公司专门为SIMTIC S7-200系列PLC设计开发的。该软件功能强大，界面友好，并有方便的联机功能。用户可以利用该软件开发程序，也可以实现监控用户程序的执行状态，该软件是SIMATIC S7-200拥护不可缺少的开发工具。
3．3．2 PC Access SP3软件
西门子推出的PC Access软件是专门用于S7-200的OPC服务器（Server）软件，可以与任何标准的OPC客户端（Client）通信并提供数据信息。PC Access软件自带OPC客户机测试端，用户可以方便的检测其项目的通信质量及配置的准确性。PC Access可以用于连接西门子，或者第三方的支持OPC技术的上位软件。
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PC Access支持的通信有以下几种：
1）PPI（通过PC/PPI cable(RE232/USB),PC Adapter电缆（USB），CP卡） 2）MPI（通过CP卡）
3）PROFIBUS-DP（通过CP卡）
4）S7协议（以太网，通过CP243－1或CP143-1 IT模块）
5）Modem(内部的或外部的，使用TAPI驱动器，调制解调器模块EM241)
3．3．3 SIMATIC WinCC Explorer软件介绍
本次设计使用IMATIC WinCC Explorer来制作人机界面。
WinCC是西门子公司在自动化领域采用最先进的技术与微软公司在共同开发的居于世界领先地位的工控软件。WinCC即WINDOWS CONTROL CENTER（视窗控制中心）。WinCC是一个功能强大的全面开放的监控系统，既可以用来完成小规模的简单的过程监控应用，也可以用来完成复杂的应用。在任何情况下WinCC都可以生成漂亮而便捷的人机对话接口，使操作员能够清晰地管理和优化生产过程。WINCC几乎拥有先进人机界面产品的所有功能，其集成的功能已包括：
1) 图形系统用于自由地组态画面，并完全通过图形对象进行操作，图形对象具有动态属性并可对属性进行在线组态。
2) 报警信息系统记录和存储事件并予以显示，可自由选择信息分类、信息显示和报表，操作非常简便。
3) 变量存档接收、记录和压缩测量值，用于曲线和图表显示及进一步的编辑功能。 4) 报表系统用户自由选择一定的报表格式，按时间顺序或事件触发来对信息操作、文档当前数据进行用户报表输出。
5) 数据处理 对图形对象的动作使用C语言及C编译器进行编辑。
6) 标准接口 通过ODBC和SQL访问用于组态和过程数据的SYBASE数据库。 7) 应用程序接口允许用户编写可用于扩展WinCC基本功能的标准应用程序。 另外，WinCC还提供多种可选软件包。如，通讯开发工具CDK，允许用户开发用于连接数据管理器与任何目标系统的通讯软件。 WINCC的组态及归档数据存放在关系型数据库中，数据可用标准工具如ODBC和SQL等读出。很多标准的应用如Microsoft Excel等可以和WinCC并行运行，同时可通过DDE装载过程数据。操作员站软件允许通用的OCX、ActiveX链接。更进一步，集成的OPC(OLE for process control)服务器使得过程数据可由其它应用程序(OPC客户机)访问。 WinCC是PCS7系统操作站采用的监控软件(HMI)。它是一个32位的基于Windows的监控软件。在PCS7中，它被集成在SIMATIC程序管理器中。
3.4 WinCC+S7-200温度控制系统的网络结构
PPI 通信协议是西门子专为S7-200 系列PLC 开发的一个通信协议，可通过普通的两芯屏蔽双绞电缆进行联网，波特率为9.6kbit/s 19.2kbit/s 和187.5kbit/s。它是一种
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