一個(gè)基于Profibus 的傳動控制系統(tǒng)

俞紅珊

（貴州師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，貴州 貴陽 550014）

現(xiàn)場總線是安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場智能設(shè)備和儀表，與控制室內(nèi)的自動控制裝置和系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多節(jié)點(diǎn)、雙向通信的底層數(shù)據(jù)通信總路線或網(wǎng)絡(luò)。在變頻技術(shù)、PLC 技術(shù)和現(xiàn)場總路線技術(shù)高度發(fā)展的今天，實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合自動化和信息集成化已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。下面以上海新奧托開發(fā)的EFAT 自動控制實(shí)驗(yàn)裝置為例，具體介紹一個(gè)典型的Profibus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成

圖1 中，直流調(diào)速裝置6RA70 接直流機(jī)組，控制直流電動機(jī)的啟/停、轉(zhuǎn)向和速度；變頻器6SE70 接交流電動機(jī)，對其運(yùn)行情況進(jìn)行控制。

控制要求是：能夠?qū)崿F(xiàn)PLC主與PLC從之間的數(shù)據(jù)交換；實(shí)現(xiàn)PLC主和6RA70、6SE70 的通信，從而實(shí)現(xiàn)對直流電動機(jī)、交流電動機(jī)的控制，并通過WinCC［2］來監(jiān)控PLC從及各電動機(jī)的運(yùn)行。

2 電路接線及參數(shù)設(shè)置

用Profibus 現(xiàn)場總線連接兩臺S7300PLC 的7#槽CP342-5 通信處理器［1］，以及直流調(diào)速裝置6RA70 和交流變頻器6SE70 的CBP2［2］板通信接口。2#PLC 與5#變頻器的Profibus 總線連接器終端電阻扳至ON，其余為OFF。安裝有STEP7 和WINCC 軟件的上位機(jī)通過MPI［3］電纜與PLC主的MPI接口相連。并按圖2和圖3 分別接好直流調(diào)速裝置和變頻器電氣線路圖。

接好線后，合上QS1，直流調(diào)速裝置和變頻器通電，板上顯示O7.0，設(shè)置傳動參數(shù)及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。直流調(diào)速裝置Profibus 參數(shù)為：

P648=9，控制字1 有效

P649=9，控制字2 有效

P644.1=3002，速度給定

P654=3100，控制字1 第0 位：合閘

P661=3103，控制字1 第3 位：使能

P671=3111，控制字1 第11 位：正轉(zhuǎn)

P672=3103，控制字1 第12 位：反轉(zhuǎn)

P927=3，CBP+PMU 存取

U722=0，CB 的報(bào)警失敗時(shí)間

U734.001=32，狀態(tài)字1

U734.002=26，速度實(shí)際值

U734.004=33，狀態(tài)字2

U734.003=26，速度實(shí)際值

P918.001=3，網(wǎng)絡(luò)地址（每臺地址不同）

P750=167，選擇速度實(shí)際值

P752=800，濾波時(shí)間（ms）

交流變頻器網(wǎng)絡(luò)參數(shù)如下：

P060=3 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

P918.1=5，n 為DP 網(wǎng)地址

3 PLC 硬件組態(tài)及軟件編程

3.1 PLC 硬件組態(tài)

進(jìn)入STEP7 軟件環(huán)境，建一DP 文件，在DP 下建立兩個(gè)SIMATIC300 站，并更名為Master 和Slave，對它們分別進(jìn)行硬件組態(tài)。Slave PLC 各槽模塊與Master相同。Master PLC 的7#槽通信處理器CP342 -5 的Profibus 地址為2，設(shè)為主站；Slave 7#槽cp342 -5 的Profibus 地址為4，設(shè)為從站。兩者均設(shè)為DP 行規(guī)［4］，通信速率1.5 Mbit/s。硬件組態(tài)見圖4。

圖4 中，3#站地址掛6RA70，驅(qū)動直流電動機(jī)，5#站地址掛6SE70，驅(qū)動交流電動機(jī)，數(shù)據(jù)通信格式均選PP01，即4PKW/2PZD 控制字格式。4#PLC 的Consistent 參數(shù)選Unit 項(xiàng)，三從站與主站通信區(qū)地址如圖5。

硬件組態(tài)完畢，給PLC主與PLC從通電，把各自的Hardware 通過MPI 電纜下載到相應(yīng)PLC 中，當(dāng)直流調(diào)速裝置和變頻器的CBP2 板上三燈閃爍，表示網(wǎng)絡(luò)連接成功。

3.2 軟件編程

程序編制時(shí)，為了防止網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中由于某一從站事故引起全網(wǎng)停車，可在PLC 的Block 中插入OB82、0B85 及OB86［1］空塊。另外還需建立兩個(gè)共享數(shù)據(jù)塊DB1 和DB2，用于存放主從通信數(shù)據(jù)。DB1 實(shí)現(xiàn)主站向從站寫數(shù)據(jù)，控制各從站運(yùn)行；DB2 是各從站向主站所反饋的數(shù)據(jù)。DB2 除含義與DB1 有區(qū)別外，結(jié)構(gòu)和DB1 完全相同，反映了各從站的運(yùn)行情況。表1 為DB1 數(shù)據(jù)表。

表1 DB1 數(shù)據(jù)表

在主程序OB1 里調(diào)用系統(tǒng)功能FC1（“DPSEND”）完成向從站寫數(shù)據(jù)，調(diào)用系統(tǒng)功能FC2（“DP-RECV”）實(shí)現(xiàn)讀從站數(shù)據(jù)。程序如下：

還需在OB100 中編制如下程序，保證電動機(jī)剛開機(jī)不動作，避免意外事故發(fā)生。OB100 程序如下：

4 程序的調(diào)試和監(jiān)控

4.1 變量表調(diào)試程序

程序調(diào)試時(shí)可采用STEP7 在線監(jiān)控，變量表調(diào)試，如表2 所示。

具體作法為：首先在主站PLC 的Block 里插入VAT1 變量表［3］，然后點(diǎn)擊圖標(biāo)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)變化情況。可修改前五排的“Modify”欄數(shù)據(jù)，其中DB1.DBW8、DB1.DBW12 為電動機(jī)啟/停、轉(zhuǎn)向控制，DB1.DBW10、DB1.DBW22 為轉(zhuǎn)速控制，假如把DB1.DBW8 的值置為W#147F，電動機(jī)正轉(zhuǎn)；改為W#147F，電動機(jī)反轉(zhuǎn)。

4.2 WinCC 監(jiān)控程序運(yùn)行

作為Profibus DP 網(wǎng)的上位機(jī)，WinCC 能很好地監(jiān)控程序運(yùn)行。具體做法是：新建一WinCC 項(xiàng)目，于變量管理中添加新驅(qū)動SIMATIC S7 Protocl［5］，選擇MPI 通道，建立PLC1 連接。并在PLC1 連接中建立10 個(gè)過程標(biāo)簽，標(biāo)簽地址對應(yīng)PLC主中MW0 -MW9。在PLC程序中用MOVE 指令建立MW0 -MW9 與DB1 和DB2 中DW4、DW5、DW6、DW11、DW12 的對應(yīng)關(guān)系。在WinCC 畫面中拖入10 個(gè)I/O 域，并分別與上面10個(gè)標(biāo)簽連接。這樣，PLC 便可與WinCC［6］通信，從而監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行。經(jīng)EFAT 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，無論是變量表調(diào)試還是WinCC 監(jiān)控，均能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

［1］鄉(xiāng)碧云.板料加工自動生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.電氣自動化，2009，31（3）：47 -49.

［2］王仁祥，王小曼.通用變頻器選型、應(yīng)用與維護(hù)［M］.北京：人民郵電出版社，2005.

［3］廖常初.S7300/S7400 PLC 應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

［4］崔堅(jiān)，李佳.西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南（上冊）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

［5］王實(shí)，劉曉明.深入淺出西門子WINCC V6 第2 版［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

［6］劉治強(qiáng)，師楊，辛峰.Wincc 6.0 與S7200 PLC 在水源地三遙程控中的應(yīng)用［J］.電氣自動化，2009，31（3）：47 -49.