西門子PROFIBUS總線在大直縫銑邊機上的應用

　　摘要：本文介紹了PROFIBUS總線在大直縫銑邊機中與變頻器、ET200S、編碼器、位移傳感器等設備的通訊應用及應注意的問題。

　　0 前言

　　由我公司生產研制的大直縫銑邊機是石油天然氣管道制造行業中大口徑直縫焊管生產線(JCOE)上的關鍵設備之一，該設備是國內自主研發的第一臺。電氣控制系統采用西門子兩條PROFIBUS總線通訊，由28個主從通訊站組成，實現全局數字量實時監控通訊。在系統配置中選用西門子CPU414-3DP作為主站，ET200S遠程I/O、70變頻器、TR編碼器、MTS位移傳感器、比例伺服閥、巴魯夫微脈沖位移傳感器作為從站(詳見圖1大直縫銑邊機PLC組態)，西門子觸摸屏MP377設定與顯示。系統中所有速度量、位移量及安全保護、故障點都要在屏上實時監控與報警。由于通訊口多，距離遠，程序模塊多(詳見圖2大直縫銑邊機PLC程序塊)，自動化程度要求高，控制難度很大。

　　1 70變頻器的PROFIBUS-DP通訊

　　1.1 通訊方式設定為PPO 4，這種方式為0 PKW/6 PZD,輸入輸出都為6個PZD，在P60=7設置下,設置P53=3,允許CBP2(PROFIBUS)操作， P918.1設置變頻器的PROFIBUS地址。

　　1.2 設置第一與第二個輸入的PZD為PLC給變頻器的控制字， 設置第一與第二個輸出的PZD為變頻器給PLC的狀態字，設置第三個為變頻器反饋給PLC 的實際輸出頻率的百分比值，第四個為變頻器反饋給PLC的實際輸出電流的百分比值。

　　1.3 PLC給變頻器的第一個PZD存儲在變頻器里的K3001字里，這里設置為P554=3100，P571=3101，P572=3102時，K3001的位3100就控制變頻器的啟動與停止，3101就控制正轉，3102就控制反轉。

　　1.4 PLC給變頻器的第二個PZD存儲在變頻器里的K3002字里，若P443=K3002，那么整個字K3002就是PLC給變頻器的主給定控制字， PLC發送過來的第二個字的大小為0到16384(對應變頻器輸出的0到100%)，當為 8192時，變頻器輸出頻率為25Hz。

　　1.5 程序：(建立DB17，調用SFC14，SFC15，變頻器的地址為512既W#16#200)

　　1.5.1 讀出數據

　　CALL "DPRD_DAT"

　　LADDR :=W#16#200

　　RET_VAL:=MW200

　　RECORD :=P#DB17.DBX0.0 BYTE 12 (讀取12個BYTE)

　　NOP 0

　　1.5.2 發送數據

　　CALL "DPWR_DAT"

　　LADDR :=W#16#200

　　RECORD :=P#DB17.DBX12.0 BYTE 12 (寫入12個BYTE)

　　RET_VAL:=MW210

　　NOP 0

　　1.5.3 L "DB17".DBW0

　　T "MW20"

　　NOP 0

　　1.5.4 L "DB17".DBW2

　　T "MW22"

　　NOP 0

　　則:DB17.DBX 13.0 控制啟動與停止;

　　DB17.DBX 13.1 控制正轉;

　　DB17.DBX 13.2 控制反轉;

　　M21.1 變頻器READY;

　　M21.3 變頻器FAULT。

　　2 編碼器的PROFIBUS-DP通訊

　　2.1 讀取編碼器值。

　　L P##Peripherieaddr

　　TAK

　　LAR1

　　L PID [AR1,P#0.0]

　　T #actual_C1_DI

　　2.2 數據修正，加上修正值(offset ,一般為負值)。

　　L #actual_C1_DI

　　L #offset

　　+D

　　T #actual_C2_DI

　　NOP 0

　　2.3 轉換并換算成實際位置，數據類型轉換，乘以轉換系數得到實際位置。

　　A(

　　L #actual_C2_DI

　　DTR

　　T #actual_Pos_R

　　SET

　　SAVE

　　CLR

　　A BR

　　)

　　JNB _006

　　L #actual_Pos_R

　　L #multipliactor

　　*R

　　T #actual_position

　　_006: NOP 0

　　3 位移傳感器的PROFIBUS-DP通訊

　　3.1 編碼器數據采集1，PID257(L)/PID258(M)，MB103(L)/MB102(M)。

　　A(

　　L PIB 257

　　T MB 103

　　SET

　　SAVE

　　CLR

　　A BR

　　)

　　JNB _001

　　L PIB 258

　　T MB 102

　　_001: NOP 0

　　3.2 編碼器數據采集2，0 / PID259(H)， MB100(HH)/ MB101(H)。

　　A(

　　L PIB 259

　　T MB 101

　　SET

　　SAVE

　　CLR

　　A BR

　　)

　　JNB _002

　　L 0

　　T MB 100

　　_002: NOP 0

　　3.3 讀取狀態位參數，將狀態位發送到MB80中。

　　L PIB 256

　　T MB 80

　　NOP 0

　　3.4 修正結果，MD100為編碼器采樣數據，MD104為編碼器零位修正值，MD108為修正后結果，參與控制;MD104在HMI(人機界面)上設置。

　　L MD 100

　　L MD 104

　　+R

　　T MD 108

　　NOP 0

　　4 ET200S作為遠程I/O分站時，其PROFIBUS-DP通訊比較簡單，只需在接口模塊上設定PROFIBUS-DP地址即可，這里不再詳述。

　　5 PROFIBUS-DP通訊應注意的問題

　　5.1 總線連接器和總線電纜的連接要可靠，屏蔽層一定要壓正確牢固，零散線要成束，不能與總線連接器上的芯片接觸。

　　5.2 所有主從站上的DC24V的GND要連通。

　　5.3 總線電纜盡可能遠離動力電纜，以防止電磁干擾。

　　5.4 132KW電機與變頻器的配線盡可能采用屏蔽電纜，屏蔽層壓接在電氣箱內，電機側懸空。

　　5.5 PE線用盡可能粗的接地線與所有設備可靠連接。

　　5.6 電氣箱內的接地銅排要與廠房內的接地銅排可靠相連。

　　6 結束語

　　由于在此控制系統中使用了多家非西門子的總線產品，雖然都支持PROFIBUS協議，但通訊軟件內部還是有許多不同的地方，需要我們反復理解、消化、多次做實驗，經過我們兩年來的大量工作，目前該設備已調試完畢，交付用戶使用，效果良好。

　　參考文獻：

　　[1] 6SE70變頻器使用大全.

　　[2] CBP2通訊板使用說明書.

　　[3] 巴魯夫BTLT型位移傳感器操作說明.

　　[4] MTS RH型位移傳感器使用手冊.