2 PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線簡介
PROFIBUS是德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS廣泛應(yīng)用于加工制造、過程和樓宇自動化等行業(yè)。PROFIBUS根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)分為PROFIBUS-DP,PROFIBUS-FMS,PROFIBUS-PA。其特點(diǎn)分別為：PROFIBUS-DP (工廠自動化) ,快速即插即用;PROFIBUS-FMS (通用性自動化),通用、大范圍使用、多主通信;PROFIBUS-PA (過程自動化),面向應(yīng)用、總線供電、本質(zhì)安全。PROFIBUS-DP用于設(shè)備級的高速數(shù)據(jù)傳送,中央控制器通過高速串行線同分散的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信,多數(shù)數(shù)據(jù)交換是周期性的,除此以外,智能化現(xiàn)場設(shè)備還需要非周期性通信,以進(jìn)行配置診斷和報(bào)警處理。
PROFIBUS協(xié)議的實(shí)現(xiàn)可以通過PROFIBUS的專門協(xié)議芯片和微處理的結(jié)合來完成。在電力傳動領(lǐng)域,各個(gè)公司分別推出自己的實(shí)現(xiàn)PROFIBUS協(xié)議的通信模板,直接插入變頻器內(nèi)就可以完成通訊。如SIEMENS SIMOVERT MASTERDRIVERS變頻器中的CBP板,艾默生變頻器的TDS-PA01適配器?，F(xiàn)就滌綸短絲后處理牽伸聯(lián)合機(jī)傳動系統(tǒng)中PROFIBUS的具體應(yīng)用作一描述。
3 滌綸短絲后處理牽伸聯(lián)合機(jī)PROFIBUS現(xiàn)場總線的應(yīng)用
3.1 滌綸短絲后處理牽伸聯(lián)合機(jī)傳動系統(tǒng)簡介
本文以滌綸短絲后處理牽伸聯(lián)合機(jī)傳動系統(tǒng)為例,介紹現(xiàn)場總線在牽伸聯(lián)合機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
化纖聚酯瓶片經(jīng)熔融紡絲卷繞上油形成絲束喂入盛絲桶內(nèi),盛絲桶里的絲束從集束架引出,經(jīng)過浸油槽上油,進(jìn)入第一牽伸機(jī);本生產(chǎn)線共有兩道牽伸,一道牽伸在第一牽伸機(jī)和第二牽伸機(jī)之間進(jìn)行;一道牽伸所需的牽伸溫度是75～80℃,由水浴牽伸槽提供。二道牽伸是在第二牽伸機(jī)和第三牽伸機(jī)之間的蒸汽牽伸箱中進(jìn)行,牽伸溫度約為95～100℃;牽伸后的絲束由由疊絲機(jī)將其疊成一片,送卷曲機(jī)使絲束卷曲成形。系統(tǒng)使用6套西門子矢量控制型逆變器,分別驅(qū)動六臺單元機(jī)。PLC采用西門子S7-300系列。在主控柜內(nèi)設(shè)置PLC主站,現(xiàn)場操作臺上裝有西門子TP170A型觸摸屏,觸摸屏與各變頻器均為從站。
PLC通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線將主站與從站全部連接起來組成了一個(gè)工業(yè)現(xiàn)場總線系統(tǒng),即提高了系統(tǒng)的可靠性與高性能比,也極大地方便了工藝人員和操作人員。該系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)和新功能：①矢量控制變頻技術(shù),電機(jī)上的編碼器和逆變器構(gòu)成速度閉環(huán);②能耗制動加機(jī)械制動,停車時(shí)自動投入制動工作,工作可靠,制動平穩(wěn),實(shí)現(xiàn)了高速下的快速停車;③先進(jìn)的工業(yè)現(xiàn)場總線系統(tǒng)與PROFIBUS總線;④觸摸屏使用戶操作方便,速度、電流等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示,電氣系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控與顯示,故障顯示,診斷,報(bào)警等。
3.2 PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)組成
利用S7-300 CPU313C-2DP作為主站,逆變器加CBP板、現(xiàn)場觸摸屏（TP170A）作為從站,組成一個(gè)單主PROFIBUS-DP通信系統(tǒng)。DP適用于數(shù)據(jù)高速通信的場合,采用RS-485雙絞線電纜或光纖 電纜,波特率從9.6Kbps-12Mbps,采用點(diǎn)對點(diǎn)(用戶數(shù)據(jù)與傳輸)或廣播(控制指令)方式,支持循環(huán)的主從數(shù)據(jù)傳輸。 PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)組成圖如圖2所示。
由于PLC主站和所有從站都為SIEMENS公司產(chǎn)品,所以都滿足PROFIBUS總線通信協(xié)議。在本系統(tǒng)中,采用RS485屏蔽雙絞線作為通信介質(zhì),通信波特率為1.5Mbps,為PROFIBUS環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。 PROFIBUS-DP主要使用主-從方式,PLC主站周期性地與傳動裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在PROFIBUS結(jié)構(gòu)中,周期性通道MSCY-C1的可用數(shù)據(jù)被定義為參數(shù)過程對象PPO,可用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分成不同兩部分且用 報(bào)文分別傳送：PZD部分（包括控制字,設(shè)定值,狀態(tài)字和實(shí)際值）;PKW（用于讀、寫參數(shù)值）。當(dāng)總線系統(tǒng)啟動時(shí),這種用于PROFIBUS主站到傳動裝置的PPO類型可以被設(shè)置,設(shè)置那種類型的 PPO,取決于在自動化網(wǎng)絡(luò)中傳動裝置的功能。
PROFIBUS裝置有各種不同特性,為了所有主站系統(tǒng)能正確調(diào)用所使用的附加板,必須需要每一個(gè)裝置的主數(shù)據(jù)文件GSD。為了能夠有效通信,在STEP7中,必須為每一總線設(shè)備設(shè)定地址,以便 主站尋址。在CBP板設(shè)置的通信參數(shù)有：P918（總線地址）,P712（PPO類型）,P722（過程數(shù)據(jù)的報(bào)文故障時(shí)間）。
本系統(tǒng)采用了PROFIBUS-DP總線,使得系統(tǒng)節(jié)省了到機(jī)臺的大量電纜,增加了可靠性,減少了變頻系統(tǒng)的干擾,便于人員操作和維護(hù)。
3.3 PROFIBUS的診斷功能
PROFIBUS具有強(qiáng)大的診斷功能,當(dāng)接到從站傳到的警報(bào)或出錯時(shí),主站迅速作出反應(yīng)中止正常通信,對故障快速定位。這種診斷信息分為三級：本站診斷操作、模塊診斷操作、通斷診斷操 作。故障清除以后,總線恢復(fù)正常通信。
4．現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用于電力傳動系統(tǒng)的前景及優(yōu)越性
電力傳動是工業(yè)自動化的一個(gè)重要分支領(lǐng)域,電力控制裝置隨著功率電子學(xué),微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,以具有相當(dāng)水平的自治性和智能化?，F(xiàn)場總線技術(shù)在電力傳動領(lǐng)域中的應(yīng)用,具 有以下優(yōu)點(diǎn)：①推動電力傳動裝置全數(shù)字化。由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)的開發(fā)性,各個(gè)不同廠家的設(shè)備之間可以實(shí)現(xiàn)信息交換,用戶可以按自己的需要和考慮,把來自不同廠家的設(shè)備組成大小隨意的 的系統(tǒng)。使得生產(chǎn)廠家在應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)到產(chǎn)品時(shí),將進(jìn)一步加大裝置全數(shù)字化。②降低電力傳動控制系統(tǒng)的安裝成本和維護(hù)費(fèi)用。由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)中分散在現(xiàn)場的智能設(shè)備能直接執(zhí)行 多種傳感控制報(bào)警和計(jì)算功能,因而可減少變送器的數(shù)量等,從而減少系統(tǒng)硬件投資。而且現(xiàn)場總線系統(tǒng)接線十分簡單,電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少,節(jié)省了安裝費(fèi)用。由于現(xiàn)場控 制設(shè)備具有自診斷和處理簡單故障的能力, 并通過數(shù)字通訊將相關(guān)的診斷維護(hù)信息送往控制室,用戶可查詢所有設(shè)備的運(yùn)行,診斷維護(hù)信息,以便早期分析故障原因并快速解除。③充分應(yīng)用軟 件功能,提高系統(tǒng)復(fù)雜控制的能力。由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)設(shè)備的智能化、數(shù)字化,與模擬信號相比較,它從根本上提高了測量與控制的精度;減少了傳送誤差。同時(shí)由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,減少了信號 的往返傳輸,提高了系統(tǒng)的可靠性。PLC與傳動裝置之間減少了直接輸入輸出電纜連接,充分應(yīng)用軟件功能,所有控制量都通過現(xiàn)場總線得以實(shí)現(xiàn),進(jìn)而提高了系統(tǒng)復(fù)雜控制的能力。
5 結(jié)束語
生產(chǎn)實(shí)踐已經(jīng)證明,此方案具有簡單實(shí)用、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、操作維護(hù)方便等特點(diǎn),已成功地應(yīng)用于化纖滌綸短絲后處理牽伸聯(lián)合機(jī)上,取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。
（轉(zhuǎn)載）
