西門子PROFIBUS總線在大直縫銑邊機(jī)中的應(yīng)用

0 前言

　　由我公司生產(chǎn)研制的大直縫銑邊機(jī)是石油天然氣管道制造行業(yè)中大口徑直縫焊管生產(chǎn)線（JCOE）上的關(guān)鍵設(shè)備之一，該設(shè)備是國內(nèi)自主研發(fā)的第一臺(tái)。電氣控制系統(tǒng)采用西門子兩條PROFIBUS總線通訊，由28個(gè)主從通訊站組成，實(shí)現(xiàn)全局?jǐn)?shù)字量實(shí)時(shí)監(jiān)控通訊。在系統(tǒng)配置中選用西門子CPU414-3DP作為主站，ET200S遠(yuǎn)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(jī)PLC組態(tài)），西門子觸摸屏MP377設(shè)定與顯示。系統(tǒng)中所有速度量、位移量及安全保護(hù)、故障點(diǎn)都要在屏上實(shí)時(shí)監(jiān)控與報(bào)警。由于通訊口多，距離遠(yuǎn)，程序模塊多（詳見圖2大直縫銑邊機(jī)PLC程序塊），自動(dòng)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(shè)定為PPO 4，這種方式為0 PKW/6 PZD，輸入輸出都為6個(gè)PZD，在P60=7設(shè)置下，設(shè)置P53=3，允許CBP2（PROFIBUS）操作， P918.1設(shè)置變頻器的PROFIBUS地址。

　　1.2 設(shè)置第一與第二個(gè)輸入的PZD為PLC給變頻器的控制字， 設(shè)置第一與第二個(gè)輸出的PZD為變頻器給PLC的狀態(tài)字，設(shè)置第三個(gè)為變頻器反饋給PLC 的實(shí)際輸出頻率的百分比值，第四個(gè)為變頻器反饋給PLC的實(shí)際輸出電流的百分比值。

　　1.3 PLC給變頻器的第一個(gè)PZD存儲(chǔ)在變頻器里的K3001字里，這里設(shè)置為P554=3100，P571=3101，P572=3102時(shí)，K3001的位3100就控制變頻器的啟動(dòng)與停止，3101就控制正轉(zhuǎn)，3102就控制反轉(zhuǎn)。

　　1.4 PLC給變頻器的第二個(gè)PZD存儲(chǔ)在變頻器里的K3002字里，若P443=K3002，那么整個(gè)字K3002就是PLC給變頻器的主給定控制字， PLC發(fā)送過來的第二個(gè)字的大小為0到16384（對(duì)應(yīng)變頻器輸出的0到100%），當(dāng)為 8192時(shí)，變頻器輸出頻率為25Hz。

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

　　1.5.1 讀出數(shù)據(jù)

　　CALL “DPRD_DAT”

　　LADDR ：=W#16#200

　　RET_VAL：=MW200

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

　　NOP 0

　　1.5.2 發(fā)送數(shù)據(jù)

　　CALL “DPWR_DAT”

　　LADDR ：=W#16#200

　　RECORD ：=P#DB17.DBX12.0 BYTE 12 （寫入12個(gè)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(dòng)與停止；

　　DB17.DBX 13.1 控制正轉(zhuǎn)；

　　DB17.DBX 13.2 控制反轉(zhuǎn)；

　　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(shù)據(jù)修正，加上修正值（offset ，一般為負(fù)值）。

　　L #actual_C1_DI

　　L #offset

　　+D

　　T #actual_C2_DI

　　NOP 0

　　2.3 轉(zhuǎn)換并換算成實(shí)際位置，數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)得到實(shí)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(tài)位參數(shù)，將狀態(tài)位發(fā)送到MB80中。

　　L PIB 256

　　T MB 80

　　NOP 0

　　3.4 修正結(jié)果，MD100為編碼器采樣數(shù)據(jù)，MD104為編碼器零位修正值，MD108為修正后結(jié)果，參與控制；MD104在HMI（人機(jī)界面）上設(shè)置。

　　L MD 100

　　L MD 104

　　+R

　　T MD 108

　　NOP 0

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

5 PROFIBUS-DP通訊應(yīng)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(yuǎn)離動(dòng)力電纜，以防止電磁干擾。

　　5.4 132KW電機(jī)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(nèi)，電機(jī)側(cè)懸空。

　　5.5 PE線用盡可能粗的接地線與所有設(shè)備可靠連接。

　　5.6 電氣箱內(nèi)的接地銅排要與廠房內(nèi)的接地銅排可靠相連。

6 結(jié)束語

　　由于在此控制系統(tǒng)中使用了多家非西門子的總線產(chǎn)品，雖然都支持PROFIBUS協(xié)議，但通訊軟件內(nèi)部還是有許多不同的地方，需要我們反復(fù)理解、消化、多次做實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過我們兩年來的大量工作，目前該設(shè)備已調(diào)試完畢，交付用戶使用，效果良好。