Profibus-DP在變頻器控制系統中的應用

1、概述
　　　Profibus是一種國際化的開放式現場總線標準，即EN50170歐洲標準和IEC61158國際標準的一部分。并且，在2001年12月成為我國的現場總線標準。Profibus由Profibus-FMS（Fieldbus Message Specification），Profibus-PA （Process Automation）和Profibus-DP（Distributive Peripheral）三部分組成。其中，Profibus-DP具有高速傳輸、價格低廉等特點，實現起來比較簡單，主要用于分散設備間的數據高速傳輸。該總線物理層采用RS485傳輸方式，傳輸速率可達9.6kbps至12Mbps。一般用于自動化控制系統和現場設備之間的通信。可以滿足全數字交直流調速系統對于時間快速響應要求。目前80%以上的Profibus應用基于Profibus-DP。
基于Profibus-DP現場總線的控制系統與以前的集散型控制系統（DCS）相比,具有很多優越性，如：
　　（1）采用雙絞線、光纜或無線電方式傳送數字信號，從而大量削減現場儀表與控制室之間一對一連接的導線，節省安裝費用，提高可靠性和抗干擾能力，增強控制精度，信息傳輸速率可達1-12Mb/s，傳輸距離可達數公里。
　　（2）由于采用了統一的國際標準，不同廠家的產品在硬件、軟件、通信標準、連接方式等方面互相兼容，使系統具有開放性，這對用戶的操作、維修、擴展都是十分有利的。
　　（3）由于現場設備本身可完成自動控制的基本功能，導致現場總線已構成一種新的全分布式控制系統的體系結構。從根本上改變了現有DCS集中與分散相結合的集散控制系統體系，簡化了系統結構，提高了可靠性。許多控制功能從控制室移至現場儀表，大量過程檢測與控制的信息就地采集、就地處理、就地使用，在新的技術基礎上實施就地控制，使過程控制基本分散到現場，而控制室內的儀表裝置主要完成數據處理、監控、優化控制、協調控制和管理自動化功能。
　　（4）開放式系統：系統分層分級集成，設計靈活，網絡可采用多種拓撲結構。
2、Profibus-DP的變頻器控制系統結構
　　現以濟鋼三煉鋼板坯連鑄機自動控制系統為例介紹現場總線的組成。濟鋼三煉鋼板坯連鑄機基礎自動化控制系統配置采用德國SIEMENS 公司的S7系列產品，組成儀控合一的基礎自動化控制級（L1級），用于主PLC與從PLC之間相互通訊，使之現場設備正常運行的媒介——PROFIBUS總線。PROFIBUS總線在板坯連鑄機系統中應用廣泛，在設備運行過程中顯示出了它強大的穩定性能和可靠性。
　　作為Profibus-DP網的典型配置如圖1所示，PLC（SIMATIC S7-300或S7-400系列）作為一級DP主站，他負責在預定的信息周期內循環與從站交換信息，發送控制信息，讀取從站的狀態等，組態軟件Wincc作為二級DP主站，用于操作與監控。MM440變頻器加上CB通訊板（Profibus通訊模塊）后作為從站，這樣的從站可帶32個。如果使用中繼器，最多可達127個從站。MM 440是MICROMASTER 4系列變頻器中的頂尖機型。有精確的控制性能，適應多種工業應用場合。除了包含有MM 420所具有的安裝簡便和用戶界面友好的優勢外,還具有快速的輸入響應，優化的矢量控制特點。另外由于內置制動單元，使變頻器在制動和減速方面, 具有優良的功能品質。