纸机传动系统中Profibus_DP总线技术的应用
Profibus-DP总线技术及其在BWS伺服传动中的应用
Profibus-DP总线技术及其在BWS伺服传动中的应用1 引言Profibus 是一种国际化、开放式、不依赖于生产商的现场总线标准，广泛应用于工业自动化领域。
Profibus 根据应用特点分为Profibus-DP、Profibus- FMS、Profibus-PA 三个兼容版本。
其中Profibus-DP 是一种高速(数据传输速率9.6kbit/s-12Mbit/s)经济的设备级网络，主要用于现场控制器与分散I/O 之间的通信，可满足交直流调速系统快速响应的时间要求。
由于其高可靠性、高性能、实时性好及其独特的设计，已被几乎所有的生产厂商和用户所接受。
BWS 伺服电机具有结构紧凑、控制容易、运行平稳、相应快等优异特性，已越来越成为现代工业自动化运动控制的重要力量。
特别是在自动化程度比较高、需精确控制速度、位置、力矩等应用场合，如纺织机械、印刷机械、造纸机械，数控机床、工业机器人等重要行业得到了普遍的应用。
虽然PROFIBUS-DP 不像SERCOS、MACRO、Fire Wire 是专门为运动控制而开发的，但在实际控制中由于PROFIBUS-DP 的广泛存在，所以运用PROFIBUS 总线对伺服的控制具有很重要的现实意义。
2 PROFIBUS-DP 总线技术2.1 PROFIBUS-DP 简介PROFIBUS 以ISO7498 为基础，以开放式系统互联网络OSI(open system interconnection)作为参考模型，定义了物理传输特性、总线存取协议和应用功能。
其传输速率为9.6kbps-12Mbps，最大传输距离在12Mbps 时为100m，在1.5Mbps 时为400m，可用中继器延长至10km。
最多可挂接127 个站点。
PROFIBUS-DP 是一种高速和便宜的通讯连接，使用了第1 层、第2 层(即物理层和数据链路层)和用户接口层，第3 层至第7 层未加以描述，这种流体型结。
PROFIBUS-DP总线在盘纸自动更换机中的应用
现 场 总 线技 术
Ｐ ＯＦＢ Ｓ ＤＰ总 线在 盘 纸 自动 更 换 机 中的应 用 Ｒ ＩＵ ．
张 华 军
（ 许昌烟草机械有限责任公司， 河南 许 昌 ４ １０ ） ６ ００ ［ 摘要］ 从 Ｐ ０ ＩＵ Ｐ现场总线控制 系统的特点入手， Ｒ ＦＢ Ｄ 介绍 了盘纸 自 动更换机 中 Ｄ Ｐ总线的 连 结 方法 、 制原理 及运 行方 式 ， Ｐ Ｆ Ｂ 控 将 Ｒ０ Ｉ Ｕ Ｄ Ｐ总线技 术 成功 的应 用于盘 纸 自动 更换 机 中， 增 强机组的控制精度与可靠性 。
作者简介 ： 张华军（９５）主要 从事烟机 产品的 电气设计 与 １７一，
技 术 ， ４ Ｄ” 在打开 的对话
（ 下转 第 ４ ９页）
鞠
Ｉ １Ⅳｃｉ ｅ． ｔ 电工技术 ＾ ＿ｈ ａｔ ｅＩ １ｎ Ⅳ ｎ ｎ
维普资讯
表 １ 系统硬 件部分型号
名 称
Ｂ
型
号
工作 。创 建一个 分 布式组 态 主要 分 以下几 步骤 ：
中央处理器 Ｕ
６ ７３ ５２ Ｅｓ １ ． ＡＧ１ ０ ｏ－ＡＢ０
（） １ 首先将所用 的设备组态数据库 Ｇ Ｄ文件 Ｓ
复制 到“ ｉ ｎ＼ ｔｐ＼ ７ ａａｇｄ 文件夹 下 。 …Ｓｅ ｓＳｅ７Ｓ ｄ ｔ＼ ｓ” ｍｅ
关键 词 Ｐ ０Ｆ Ｂ Ｒ Ｉ Ｕ Ｄ Ｐ 现 场 总线 盘 纸 自动 更换 机 ＰＣ Ｌ
０引言
盘纸 自动更换 机是 为 了给单通 道和 双通道机 器
控 制 器 的输 入 输 出信 号 采 用 Ｐ ＯＦＢ － Ｐ总 线 Ｒ ＩＵＳＤ 通 过 Ｐ Ｃ与触摸 屏 的通讯 ， Ｌ 完成对 整 个 系统 的 自动 控 制 ，实现 盘纸 自动更 换过 程 。图 １为控制 部 分 的 系统 框 图 。通 常按 常规组 态 的 自动化 系统通过 电缆
PROFIBUS-DP在企业自动化控制中的应用
PROFIBUS-DP在企业自动化控制中的应用【摘要】PROFIBUS-DP是一种常用的工业通信协议，在企业自动化控制中有着重要的应用。
本文首先介绍了PROFIBUS-DP在企业自动化控制中的概述，然后分析了其在工业生产中的优势，包括高速传输、可靠性强等特点。
接着讨论了PROFIBUS-DP在企业自动化控制中的具体应用场景，涵盖了生产线控制、设备监控等方面。
未来发展趋势方面，文章指出PROFIBUS-DP将继续向更高速、更可靠的方向发展。
文章探讨了在企业自动化控制中使用PROFIBUS-DP所面临的技术挑战，如网络安全、设备兼容性等问题。
通过本文的分析，可以更好地了解PROFIBUS-DP在企业自动化控制中的重要性和应用前景。
【关键词】关键词：PROFIBUS-DP、企业自动化控制、工业生产、优势、应用场景、发展趋势、技术挑战。
1. 引言1.1 引言本文将从PROFIBUS-DP在企业自动化控制中的应用的概述开始，介绍PROFIBUS-DP在工业生产中的优势，并深入探讨PROFIBUS-DP 在企业自动化控制中的具体应用场景。
我们还将分析PROFIBUS-DP在企业自动化控制中的未来发展趋势，并探讨面临的技术挑战。
通过本文的阐述，读者将更加深入地了解PROFIBUS-DP在企业自动化控制中的重要性以及其在工业生产中的应用价值。
我们也希望通过对PROFIBUS-DP的探讨，能够为相关领域的研究和实践提供一定的参考和启发。
2. 正文2.1 PROFIBUS-DP在企业自动化控制中的应用的概述PROFIBUS-DP是一种应用广泛的现场总线通信协议，广泛地应用于工业自动化领域。
在企业自动化控制中，PROFIBUS-DP起着至关重要的作用。
它可以实现实时数据的传输和设备之间的通信，为企业的生产流程提供了高效的控制手段。
PROFIBUS-DP在企业自动化控制中的应用概述包括以下几个方面：PROFIBUS-DP可以实现不同设备之间的快速通信，提高了生产效率；PROFIBUS-DP可以实现实时监控和远程控制，方便管理人员对生产过程进行监控和调整；PROFIBUS-DP具有高可靠性和稳定性，能够保证生产系统的稳定运行。
ProfibusDP总线的层瓦楞纸板生产线传动控制系统
基于Profibus DP总线地五层瓦楞纸板生产线传动控制系统2009-5-4 13:41:00四川职业技术学院郑辉供稿摘要：本文介绍了一条基于Profibus DP总线地五层瓦楞纸板生产线传动控制系统.以上位机、PLC和多传动驱动器构成三级控制系统,实现了速度链结构、压力闭环控制、张力控制及相关辅助连锁控制等控制要求,保证了生产线稳定可靠地运行.关键词：Profibus DP。
plc。
速度链。
负荷分配一、引言近年来我国经济一直保持高速增长地态势,沱牌集团酒类产品、食品、饮料产量在内需和出口地迅猛发展下,促使与其相关地包装需求也有很快地发展、瓦楞纸板箱在其包装领域里占相当大地比重,所以沱牌集团2007年地重点技术改造工程中提出对其原来地生产线进行技术改造,提高生产线地产品质量和效率,要实现管理—控制一体化 ,能根据酒类产品、食品、饮料产量来控制包装纸箱地生产.瓦楞纸板生产线就是由卷筒原纸经过压制瓦楞、上胶、粘合定型、分纸压线、横切成规格纸板, 最后经堆码输出等工序组成地流水作业线,简称瓦楞板板生产线.生产线构成见图1[1]图1五层瓦楞纸板生产线Fig.1.The five corrugated cardboard production lines该生产线原来使用集中拖动,各级传动由机械变速箱和离合器来完成,控制精度差,工人操作难度大,产品调整要停机来从新设置变比,效率低下[2].决定使用采用以可编程控制器PLC和变频器为基础地集散控制系统,将PLC作为现场采集控制站,profibus dp 进行数据通信,同时还可以利用Ethernet构成上位管理级,以实现管控一体化[3].二、控制系统构成纸板生产线控制系统地结构图如下图2所示：图2 纸板生产线控制系统地结构图Fig.2. The structure of control system of cardboard production lines 系统为三级控制方式.传动系统第一级为变频器控制级,变频器采用三菱公司FR-A540系列多传动控制器,配有闭环控制编码器反馈板,组成闭环控制系统.变频器上还配有Profibus DP通信模块<FR-A5NP）完成速度同步功能.同时可通过人机介面设定有关速度微调参数,再由主站CPU通过网络模块与变频器系统通讯及设定,与PLC 组成PROFIBUS-DP现场总线控制网络进行实时高速通讯.传动系统第二级为PLC控制系统,PLC采用西门子公司大型S7-400 CPU为414-2DP,执行输入及输出逻辑地处理,将同步数据运算,相关地信息通过PROFIBUS-DP网络传输到各站.PROFIBUS-DP主站设在中控室,该PLC负责通过PROFIBUS-DP采集各种信息,并在模拟屏上实时显示整个车间运行状况,一旦发生异常随即报警,以提醒操作员在第一时间作出相应调整S7-400与变频器、OP270操作屏以及S7-20 0辅助PLC组成PROFIBUS-DP现场总线控制网络,完成整个生产线操作控制[4][5] 传动系统第三级为上位优化控制系统,采用DELL公司工业控制计算机,用于整个纸机传动系统状态监控.上位机采用西门子组态软件WINCC,可以通过工业以太网与QCS上位机、DCS上位机、车间管理级、厂级管理级等联网控制,实现纸机传动控制系统优化控制和自动控制[6].三、控制系统完成地功能在纸板生产线传动控制系统中,根据工艺要求需要实现以下几个主要地控制.1.速度链控制速度链结构采用二叉树数据结构算法,先对各传动点进行数学抽象,确定速度链中各传动点地编号,此编号应与传动单元<本系统为逆变器）中设定地地址一致.即任一传动点由三个数据<“父子兄”或“父子弟”）确定其在速度链中地位置,填入位置寄存器相应地数值,从而构成整个速度链结构.图3 速度链控制系统结构Fig.2.The structure.of control system.of speed chain如图3所示我们把纸板生产线地胶合部分作为速度链中地主节点,即它地给定速度就决定整个纸板生产线地工作车速,调节其给定速度就调节了整个纸板生产线纸机车速.在PLC内,我们检测到车速调节信号则改变车速单元值,1点处地速度就为第一台变频器地运行速度设定值,将其送第一台变频器执行,并送给第二台计算.第一分部地速度值乘以第二分部地变比b1/a则为第二台变频器地给定值.若第二分部速度不满足运行要求,说明第二分部变比不合适,可通过操作第二分部地加速、减速按钮实现,PLC检测到按钮信号后调节b1即调整了变比,使其适应生产要求.相当于在PLC内部有一个高精度地齿轮变速箱,可以任意无级调速.若正常生产中变比合适,某种原因需要用紧纸、松纸时,按下该分部紧纸、松纸按钮,PLC将对应在速度链上附加一正或负地偏移量则实现紧纸、松纸功能.图中2点就包含了调速和紧纸、松纸等操作指令地速度值,将它送给第二台变频器执行,同时送下一级计算.依此类推,构成速度链控制系统.速度链地分支设计采用父子算法,可以构成任意分支地速度链结构.本速度链地设计不仅只是为实现纸板生产线传动控制要求,而且为后续地计算机优化控制提供了可能.在PLC内部有非常精确地传动变比,我们设计为精度为0.001%,通过设定参数可以做到更高.这样有精确地传动变比上位计算机可以精确地记忆纸板生产线传动过程参数,当需要更换品种或车速时,上位计算机可以准确地将纸板生产线运行参数传入到PLC,由PLC执行,将纸板生产线调整到当前工作状态.2.负荷分配控制在纸机传动控制过程中经常遇到由几台电机同时拖动同一负载地情况.例如胶合部两辊胶合,上下传动辊都有自己地传动电机,通过加压同步运行.所以类似这样地传动只有电动机速度同步并不能满足实际系统地工作要求,实际系统还要求各传动点电机负载率相同,否则会造成一个传动点由于过载而过流,另一传动点则由于被拖动而过压,由此可能造成传动单元报警甚至停机,影响生产.因此这两个传动点之间需要进行负荷分配控制.负荷分配原理：在多电机传动过程中要求各传动点电机负载率相同,即δ=Pi/Pie相同<Pi为i电机所承担负载功率,Pie为电机额定功率）.而且在负荷分配调节过程中不能影响其它各分部地速度.所以我们采用速度链主链与子链相结合地设计方法.本系统中共有11组负荷分配传动点.包括网部4组,压榨部3组,烘缸部3组以及施胶部1组.PLC采集负荷分配点地运行转矩,求出每组总地负载转矩,根据总负荷转矩计算负载均衡时地期望转矩值,如下式：其中：T是均衡时地期望转矩值。
PROFIBUS-DP 通讯技术及应用
ห้องสมุดไป่ตู้
PROFIBUS的概念
• PROFIBUS是过程现场总线(Progress Field Bus)的缩写，是由西门子为首的自动化设 备厂家提出的现场总线标准。目前在多种 自动化的领域中占据主导地位。它由三个 兼容部分组成，即PROFIBUS－DP（ Decentralized Periphery）．PROFIBUS－ PA（Process Automation ）． PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。
ON/OFF 1 OFF 2 OFF 3 脉冲使能 RFG使能 RFG开始 设定值使能 故障确认 点动向右 点动向左 PLC控制 反向(设定值取反) --电机电位计(MOP) 增大 电机电位计 (MOP) 减小 CDS bit 0
MM420变频器状态字结构
Bit 功能
IB57
IB56
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
PROFIBUS-DP的概念
• 在西门子自动控制系统中， PROFIBUSDP主要使用于SIMATIC-S7/M7/C7控制器 与现场设备（DP从站，可能是远程IO模块 、仪表、编码器、传感器甚至是传动设备 ）进行过程输入、输出数据的传输接口。
PROFIBUS-DP的特点
• 总线特点：全部站点共用两根信号线，差分电压 信号，串行通讯。 • 总线控制方式：主从控制方式，有令牌，周期性 通讯。 • 传输介质：RS－485双绞线．双线电缆或光缆。 • 站点容量：总线上最多站点（主－从设备）数为 126。Profibus的理论地址范围：0~127（127为 广播地址）。最多可用32个主站，总的站数可达 127个（多主）
纸机传动控制系统的设计与应用(新)
纸机传动控制系统的设计与应用李明辉孟宪坤（陕西科技大学机电工程学院陕西西安710021）摘要：根据纸机的工艺结构及要求，提出了采用光纤主/从宏连接的方法，并根据偏差信号的大小选择先进的PID控制算法来调节实现对负荷分配的控制；利用二叉树数据结构算法实现速度链结构的控制，设计了基于Profibus的纸机传动控制系统。
实际运行结果表明，其控制稳定性好，可靠性高，较好地满足了对纸机控制精度和稳定性的要求。
关键字：纸机；传动控制；现场总线；变频器；PLC中图分类号：TP273文献标识码：BDesign and A pplication of T ransmission C ontrol S ystem for P aperM achineLi minghui Meng xiankun（College of Mechanical&Electrical Engineering,Shannxi University of Scince&Techology，Xi’an 710021,China）Abstract：According to the technology structure and requirements of paper machine,Proposed approach using optical fiber master/slave macro connection，and according to the size of the error signal to choice the advanced PID control algorithm to adjust to achieve the load distribution control;used binary tree data structure algorithm to achieve speed control of chain structure,designed the drive control system of paper machine based on Profibus.The operation shows that the system is stable and reliable,it can meet the precision and stability requirement of Paper Machine。
PROFIBUS在纸机传动中的应用
PROFIBUS在纸机传动中的应用张承慧汪明程金（山东大学控制科学与工程学院，山东济南，250061 )摘要：提出了一种基于PROFIBUS现场总线技术的控制系统，并详细介绍了PROFIBUS 现场总线技术在纸机传动系统中的应用，包括系统配置、系统功能、控制站结构、中文操作显示站的组态等。
现场总线由于具有数据传输速率高、可靠性强、接线简单、易于维护等特点，有效地解决了传统的DCS控制系统存在的问题。
应用结果表明，本控制系统具有投资成本相对较低、工程期短、控制精度高、运行稳定可靠等特点，能够满足高速纸机的同步控制要求。
关键词：现场总线；PROFIBUS ；造纸；传动；变频器技术：PROFIBUS 现场总线随着造纸企业生产规模的扩大和工业自动控制水平的提高，越来越多的自动化设备如传感器、调节器、发送器、驱动器及可编程控制器等被应用到造纸工业控制现场。
相应地，串行现场总线也用来在这些设备间进行通信。
因此，通信和数据流高速传输的实现就成为完成电气传动和控制的一个必不可少的部分。
目前，现场总线存在着各种各样的网络标准，这些网络大多是严格保密且互不兼容，其中PROFIBUS 标准是一种开放的、不依赖生产厂家的通信系统标准，所以PROFIBUS 在各种工业控制现场得到了越来越广泛地应用。
尤其是在造纸行业，PROFIBUS 得到了大力推广。
本文针对PROFIBUS 在长网多缸纸机传动控制系统中的应用进行了详细的介绍。
PROFIBUS 现场总线技术是由德国Siemens等13 家公司和5 家研究所联合制定的标准化规范，并于1999 年成为国际标准IEC61158 的组成部分。
PROFIBUS 包括3 个同一类、可互相兼容的变种，即PROFIBUS-FMS 、DP 、PA 以适应不同领域的要求。
PROFIBUS-FMS（现场总线技术信息规范）的设计旨在解决车间监控级通信任务，提供大量的通信服务；PROFIBUS-DP （分散型外围设备）用于现场层高速数据传送；PROFIBUS-PA （过程自动化）适用于过程自动化。
应用PROFIBUS-DP的造纸PLC系统设备
１ １ 可编 程序 控制 器 Ｐ ． Ｉ Ｃ概 述 可编 程 控 制 器 Ｐ Ｃ是 从 早 期 的继 电器 逻 辑 Ｌ 控制 系统 发展 而来 ， 它不 断 吸收 微 计算 机 技 术 使 之功 能不断增强 ， 渐适 合复杂 的控 制任务 。Ｐ Ｃ 逐 Ｌ
５６ 一 一
应用 Ｐ ＯＦ Ｂ － Ｐ的造纸 Ｐ Ｃ系统设 备 Ｒ Ｉ ＵＳＤ Ｌ 入输 出刷 新 阶段 。在 此期 间 ， Ｐ 按 照 ＩＯ 映 象 ＣＵ ／ 区内对应 的 状 态 和 数 据 刷 新 所 有 的 输 出锁 存 电 路， 再经 输 出 电 路 驱 动 相 应 的外 设 。这 时 ， 是 才
收 稿 日期 ：０ １ ５—０ ２ １ —０ ５
一 一
应位 的状 态 ； 或者 刷新 该 输 出线 圈在 Ｉ０ 映象 区 ／
中对应 位 的状 态 ； 者 确定 是 否 要 执 行该 梯 形 图 或 所 规定 的特殊 功 能指令 。 １ ３ ３ 输 出刷新 阶段 ．．
当全部 用户 程序 扫 描运 算 结 束后 ， Ｌ Ｐ Ｃ就进
率 可 以达 到 １ Ｍｂ 控 制 过程 涉 及 到 Ｐ ＯＦ Ｂ — ２ ， Ｒ Ｉ ＵＳ
ＤＰ现场 总线 、 Ｌ Ｐ Ｃ编 程 、 摸 屏 组 态 、 络数 据 触 网
交换、Ｉ Ｐ Ｃ数 据 交 换 、 控 软 件 组 态 等 多 方 面 的 监
１ ３ ２ 用 户程 序执 行 阶段 ．．
可编程 序控 制器 Ｐ Ｉ Ｃ的通 信 连 网功 能使 Ｐ Ｉ Ｃ与 个 人计 算机 、 显示 监 控 设 备 以及 其 他 智 能 控 制设
备 之 间可 以交 换 数字信 息 ， 形成 统一 的整体 ， 现 实 分 散控 制和集 中管 理 。Ｐ Ｃ通 过双 绞 线 、 Ｌ 同轴 电
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纸机传动系统中Profibus -DP 总线技术的应用
陈永忠
(福建省青山纸业股份有限公司,福建沙县,365506)
关键词:Profibus -DP 现场总线;调速传动系统;主站;从站
中图分类号:TP27 文献标识码:B 文章编号:0254-508X(2004)09-0064-02
随着控制计算机通信、网络等
技术的发展,引起了自动化系统的变革,逐步形成了以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。
现场总线导致传统系统结构的变革,形成新型网络集成式全分布控制系统 现场总线控制系统(FCS)。
现场总线是控制系统与现场设备之间建立的一种开放、全数字化、双向、多位的通信系统。
它在技术上具有以下特点:系统开放性,可操作性与互用性,现场设备的智能化与功能自治性,系统结构的高度分散及对现场环境的适应性;同时,其可以节约硬件数量与投资、节约
安装费用及维护开销,因而大大提高了系统的准确性、可靠性。
1 Prof ibus -DP 简介
Profib us -DP 是一种国际性的开放式现场总线标准,总线数据存取协议通过数据链路层实现。
其主要用于现场级的高速数据传输,并通过高速串行总线与分散现场设备之间的通信解决自动控制系统,自动控制系统与现场设备之间的数据交换多数为周期性(如I/O 、驱动器等),除此之外,智能化现场设备还需要有非周期性的通信(如组态、诊断、报警处理等),周期性的通
信由DP 基本功能完成,非周期性的通信由扩展的DP 功能完成。
Profibus 协议的实现可通过Profibus 的专门协议芯片和微处理器的结合来完成。
在传动领域,各公司分别推出实现Prof ibus 协议模板,并将其直接插入变频器或全数字直流高速系统内以完成通信。
现就纸机传动系统中Prof ibus 的具体应用作简单描述。
2 纸机传动系统中Profibu s 总线的
应用
2 1 纸机传动系统简介
收稿日期:2004-03-05
定后,由手持终端器对参数进行操作设定,以满足纸产品生产所需的纸浆浓度。
在硬件接线的各连接中要采用专用的控制电缆以防止干扰,防止产生误差,使变送器能达到最佳控制效果及精度准确。
为了使浓度流量稳定,
稀释水阀的控制就显得十
1 测量探头
2 电子控制器单元
3 手持终端器,用于通信操作控制
4 用于模拟量输出的线路系统
5 控制器/记录仪
6 稀水阀
7 充满浆的浆池
8 电机/泵浦 9 检测取样阀
图2 纸浆浓度检测与控制图
分重要。
由从检测取样阀中取到的纸浆浓度样品在与实验室校定中决定,若浆的浓度高,稀释水阀开启量就要相对大些,反之则小。
稀释水阀增大与减小的自动控制,将由手持终端器完成。
这样就能保证纸浆的浓度流量精度控制在 5%的范围内。
浓度控制的稀释计算公式如下:
Q =
P 100(C 1-C 2)
C 1 C 2
式中,Q 为稀释水量(m 3/h),P 为产量(t /h),
C 1为
控制前浆的浓度(%),C 2为期望控制的浆浓度(%)。
例如:产量=8t/h,控制前浆的浓度为3%,期望控制的浓度为2 5%,那么稀释水量:
Q =
8 100(3-2 5)
3 2 5
=53 3(m 3/h )
3 结 语
由于采用了B TG 公司的TCT -2300纸浆浓度变送器对纸浆的浓度进行在线实时自动控制和检测,使
纸浆的浓度变化得到有效的控制,其控制精度也十分理想,能满足同一纸种的各种规格品质对纸浆浓度的要求,为产品质量的提高提供了根本保证。
CPP
(责任编辑:常 青)
64 生产实践
China Pulp &Pa p e r Vol 23,N o 9,2004
图1 纸机Profibus -DP 的现场总线网络拓扑结构图
本文以青山纸业纸机传动系统
为例,介绍现场总线在纸机传动系统中的应用。
纸机Profibus -DP 的现场总线网络拓扑结构如图1所示。
本系统PLC 采用西门子S7-400CPU416-2DP,
将远程I/O (E T
200M 加分布式I/O)及EMS 监控、维护及触摸屏TP27-10挂在CPU 的内置口上,把传动装置挂在专用的DP 网接口模块IM 443-5上,PLC 通过Profibus -DP 现场总线将主站与从站全部连接起来组成工业现场总线系统。
该系统既提高了系统的可靠性与高性能化,又极大地方便了纸机操作工与维护人员。
2 2 调速传动系统
调速传动系统采用西门子全数字调速系统(6RA70和6SE70),具有性能好、可靠性高的特点,可满足高动态品质和高调速精度的要求。
全数字装置还提供了对传动系统完备的监控保护与故障自诊断功能,同时有便捷的通信联网形式,通过CB P 通信板实现与PLC 系统联网通信,进行参数的设定和各种信息的交换。
2 3 Profibus -DP 网络组成
以S7-400CPU416-2DP 为主站,ET200M 、全数字调速系统加CBP
板、监控维护站、触摸屏(TP27-10)为从站,组成单主Profibus -DP 通信系统。
1个主站可连接126个从站,分为4段,每段可连接32个节点(含主站)。
段与段之间必须用转发器连接。
DP 适应于数据高速通信的场合,一般采用RS -485双绞线电缆或光纤进行数据传输,通信波特率从9 6kbp s 到12Mbps 。
同时,采用点对点(用户数据与传输)或广播(控制指令)的方式支持循环的主从数据传输。
本系统中,采用RS485屏蔽双绞线作为通信介质,通信波特率为1 5Mbps 。
Profibus -DP 主要使用主从方式,PLC 主站周期性地与传动装置进行数据交换。
在Profibus 结构中,周期性通道MSC Y -C1的可用数据被定义为参数过程对象PPO,PPO 按结构分成PZD 部分(包括控制字、设定值、状态字和实际值)和PKW 部分(用于读、写参数值)且用报文分别传送。
当总线系统启动时,
这种用于Prof ibus
主站到传动装置的PPO 可有不同的类型,其取决于自动化网络中传动装置的功能。
Profib us 装置有各种不同特性,为了所有主站系统能正确调用所使用的附加板,需要每个装置的主数
据文件GSD,对于CBP 板则需要数据SIE M8045 GSD 。
为了能够有效通信,在S TEP7中,必须为每一总线设备设定地址,相应在从站中也要设定自身地址,以便主站寻址。
在CBP 板设置的通信参数有:P918(总线地址),P712(PPO 类
型),P722(过程数据的报文故障时
间)。
其次,在现场网线的布线上,应考虑抗干扰问题,在单独的铁管里放置网线,并将放铁管的桥架与其他动力电缆桥架分开。
本系统采用Profibus 总线,不仅节省了大量电缆、节约投资、增加系统可靠性、减少电力传动系统的干扰,还有助于人员操作及维护。
2 4 Profibus 的诊断功能
Profibus 具有强大的诊断功能,当接到从站传来的警报或出错信号时,主站迅速做出反应中止正常通信,且对故障快速定位。
这种诊断信息分为3级:本站诊断操作、模块诊断操作、通信诊断操作。
故障清除以后,总线恢复正常通信。
3 调试中出现的问题及解决方法
所选用PLC 都有内置DP 口,在调试开始时,
将远程站(E T
200M)与传动装置都挂在C PU 内置口上,下传硬件配置后系统显示正常,但PLC 进行编程时,发现CP U 响应严重滞后,同时其程序扫描时间偏长,而将远程站和传动装置挂在不同的DP 网上,即将远程站挂在CP U 内置口,传动装置挂在专用DP 网接口模块I M443-5上时,CP U 程序扫描时间大大缩短。
实验表明,在CP U 集成DP 口上每配置1个DP 从站时,其扫描时间就会延长2s,因此,在进行DP 网配置时,传输速率也是值得注意的问题。
4 结 语
该纸机传动系统于2000年投入运行至今,运行状态良好,网络安全可靠,达到了预期的控制要求。
CPP
(责任编辑:关 颖)
65 生产实践
中国造纸 2004年第23卷第9期。