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基于PROFIBUS現場總線的復卷機電控系統(tǒng)設計

作者: 時間:2016-12-20 來源:網絡 收藏

3 網絡硬件組態(tài)

  PROFIBUS-DP網絡的拓撲結構口[3]有3種:純主一從、主一主、多主一從混合系統(tǒng)。主站有:PLC、PC機、PG編程器、OP操作面板等;從站主要有:變頻器、遠程I/O、PLC等設備。由圖2可知,該復卷機系統(tǒng)是多主一從混合系統(tǒng),因此整個網絡的硬件組態(tài)包括3部分:主站組態(tài)、從站組態(tài)、OP面板組態(tài)。

系統(tǒng)圖

  主站選用S7-300 PLC,CPU選用315-2DP,該CPU有2個DP接口,1個可設置成MPI口,用于與上位機和PG編程器的通信,另外一個DP口用于PROFIBUS-DP網絡通信用。OP270面板自身帶有DP口可以掛在總線上,變頻器通過PROFIBUS通信卡CBP2和網絡相連,實現與PLC和OP面板的通信。

  3.1 主站組態(tài)

  主站是以網絡組態(tài)的方式組態(tài)的。在STEP7中創(chuàng)建一個新項目,插入一個S7-300站,在進行硬件組態(tài)時選擇PLC的CPU型號為315-2DP,在組態(tài)PLC硬件時,當在機架中放置CPU時,產生一條總線,并設定主站地址為2,在進行網絡參數組態(tài)時設置傳輸速率為"1.5 Mb/s",行規(guī)為"DP",并將其設置為主站(DP Masller)。

  3.2 從站組態(tài)

  在PROFIBUS-DP選項中選擇IM153并拖到DP網絡上,地址設定為3,4,接著分配I/O地址。然后在PRO-FIBUS-DP選項中選擇"Vector Control DCUVC",拖動連接到DP網絡上,并定義從站的地址為5。除組網設定地址和通信速率外,還需要組態(tài)變頻器的通信區(qū)。雙擊變頻器從站圖標,進入通信接口區(qū)。選擇PZD為"Enterlength",通信方式根據復卷機傳送數據的要求,把MasterDrive的PPO類型設為PPO2,PKW的通信區(qū)起始地址為256,PZD的通信區(qū)起始地址為264。然后接著組態(tài)另一個從站,直至3個變頻器從站組態(tài)完畢。

  3.3 OP面板在網絡中的組態(tài)

  OP面板也可以作為從站接入DP網。但是OP面板本身要求的實時性較高,數據的修改需要及時發(fā)送。如果采用從站方式,系統(tǒng)數據的傳送方式是主站查詢方式,實時性不能滿足要求,因此采用主站的方式接入網絡,形成一個混合系統(tǒng)。OP面板在STEP7中只需要將OP面板圖標拖放到ROFIBUS網絡上,并設定地址缺省為1。這樣整個網絡系統(tǒng)就組態(tài)完成,如圖3所示。

4 PROFIBUS-DP網絡的通信方式

  PROFIBUS-DP網絡通信包括兩個方面:PLC與變頻器和遠程I/O,PLC與OP面板之間的通信。主站之間的通信采用令牌方式,主站與從站之問采用主站順序查詢從站方式,從站不能訪問主站,從站之間也不能相互訪問。OP面板與變頻器和遠程I/O的通信通過PLC完成。

  在系統(tǒng)中,主站通信主要是PLC與OP操作面板之間的數據傳輸。PLC屬于第一類主站,OP操作面板屬于第二類主站。由于采用令牌環(huán)方式,系統(tǒng)初始化時,PLC自動負責生成令牌,并對令牌的分配進行管理。擁有令牌的站點有權對總線控制,發(fā)送或讀取某個站點的數據。PLC首先將總線上的主站按站號大小排列形成一個遞加的序列,再將序列的第一個站點作為最后一個站點的下一站點,這樣就形成了一個邏輯環(huán)。

  PLC與變頻器的通信是通過變頻器中插入的通信模塊CBP2板來實現的,ET200M是通過接口IM153連接在PROFIBUS-DP上與主站PLC進行通信,PLC主站周期性輪詢從站。PLC對ET2020M的操作與PLC本身集成的I/O口的操作一樣。PLC對變頻器從站讀寫通過調用S7-300 PLC內部的系統(tǒng)功能SFC14和SFC15實現。在組態(tài)時設定的PPO2有6個PZD字同時使用,用來發(fā)送控制字和電機給定頻率,接收變頻器狀態(tài)字和頻率返回值,監(jiān)視變頻器的電壓、電流、電機轉矩、電機功率等參數;4個PKW字用來通過PROFIBUS-DP總線修改電機或變頻器參數。數據傳輸的幀結構如圖4所示。

數據結構

5 結 語

  這種基于現場總線的復卷機控制系統(tǒng)是一種先進的控制系統(tǒng),由于該系統(tǒng)采用了現場總線和PLC技術組成的全數字化交流傳動控制系統(tǒng),有效避免了干擾,提高了系統(tǒng)的控制精度,縮短了設備的安裝、調試周期。采用OP面板數字化操作,使操作簡單,能動態(tài)監(jiān)控被控設備的運行過程和狀態(tài),修改和設定工藝參數,了解報警信息,使維護更加方便,大大降低了工人的勞動強度,提高了生產效率和可靠性。


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