PROFIBUS協(xié)議在大直縫銑邊機(jī)的電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

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(guó)內(nèi)自主研發(fā)的第一臺(tái)。電氣控制系統(tǒng)采用西門(mén)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(mén)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(jiàn)圖1大直縫銑邊機(jī)PLC組態(tài)），西門(mén)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(jiàn)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(guò)來(lái)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(xiě)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(lèi)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(jiǎn)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(wèn)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?jī)?nèi)的接地銅排可靠相連。

6、結(jié)束語(yǔ)

由于在此控制系統(tǒng)中使用了多家非西門(mén)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(guò)我們兩年來(lái)的大量工作，目前該設(shè)備已調(diào)試完畢，交付用戶(hù)使用，效果良好。

責(zé)任編輯：gt