泗博自動化網(wǎng)關(guān)在港機控制系統(tǒng)的應(yīng)用

泗博自動化 CAN?轉(zhuǎn) PROFIBUS DP?網(wǎng)關(guān)在港機控制系統(tǒng)的應(yīng)用

—將橋吊控制器接入西門子 S7-400PLC?系統(tǒng)

引言

運輸集裝箱化是國際航運史上一個令人矚目的變革它不僅改善了運輸效率，而且?guī)砹诵碌母鼮榻?jīng)濟 的運輸模式，這很大的促進了國際貿(mào)易的便利和全球化的實現(xiàn)。各種現(xiàn)場總線特別是 CAN?以及 PROFIBUS?技術(shù)的發(fā)展，為港機控制的發(fā)展提供了有利條件。本文就香港國際貨柜碼頭某大型起重機電氣控制系統(tǒng)中， 西門子 S7-400PLC?通過對橋吊控制器的控制實現(xiàn)對現(xiàn)場集裝箱進行控制，介紹如何實現(xiàn)這兩種不同的現(xiàn)場 總線之間的數(shù)據(jù)通信。在整個控制系統(tǒng)中，泗博自動化的 CAN?轉(zhuǎn) PROFIBUS DP?網(wǎng)關(guān) PCA-100?表現(xiàn)出了其穩(wěn)定、可靠的優(yōu)點。

二、系統(tǒng)組成

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在整個控制系統(tǒng)中，各個調(diào)速裝置與 PLC、主 PLC?和司機室遠程 PLC?之間、以及 PLC?與可顯示工作狀 態(tài)和故障情況的大屏幕監(jiān)控系統(tǒng)之間采用 PROFIBUS?通訊連接。在圖 1?的系統(tǒng)構(gòu)成中，略去了西門子 S7-400PLC?之外的其它現(xiàn)場級控制設(shè)備。西門子 S7-400PLC?的主要任務(wù)之一是實現(xiàn)對橋吊控制器的控制。 西門子 S7-400PLC?采用 PROFIBUS DP?主站協(xié)議；橋吊控制器采用的是汽車行業(yè)普遍使用的 CAN?總線技術(shù)， 控制現(xiàn)場集裝箱的動作。在該項目中，為了實現(xiàn)西門子 S7-400PLC?對橋吊控制器的控制，采用了泗博自動 化的高性能的 CAN?轉(zhuǎn) PROFIBUS DP?網(wǎng)關(guān) PCA-100。

PCA-100?做西門子 PLC?的 PROFIBUS DP?從站。用戶通過在網(wǎng)關(guān)面板上的撥碼開關(guān)設(shè)置網(wǎng)關(guān)輸入輸出字 節(jié)數(shù)、CAN?通訊方式及波特率，并且在西門子 PLC?的組態(tài)軟件中進行組態(tài)，即可實現(xiàn)不同總線數(shù)據(jù)的雙向傳輸。

2、通信網(wǎng)絡(luò)組成

2.1 PROFIBUS?協(xié)議簡介

PROFIBUS?是目前國際上通用的現(xiàn)場總線標準之一，以其獨特的技術(shù)特點、嚴格的認證 規(guī)范、開放的 標準、眾多廠商的支持和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī)，已成為很重要的和應(yīng)用很廣泛的 現(xiàn)場總線標準。PROFIBUS?現(xiàn)場總線通訊協(xié)議包括三個主要部分： ? PROFIBUS DP：主站和從站之間采用輪循的通訊方式，主要應(yīng)用于自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場級通 信。 ? PROFIBUS PA：電源和通信數(shù)據(jù)通過總線并行傳輸，主要用于面向過程自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場 級通訊。 ? 支持 CANopen?協(xié)議的最多 8?個字節(jié)的 TPDO、最多 8?個字節(jié)的 RPDO、最多 4?個字節(jié)快速 Download SDO?和最多 4?個字節(jié)快速 Upload SDO。 ? PROFIBUS FMS：定義了主站和主站之間的通訊模型，主要用于自動化系統(tǒng)中系統(tǒng)級和車間級的過程 數(shù)據(jù)交換。 其中，PROFIBUS DP?是高速網(wǎng)絡(luò)，通訊速率達到 12M。PROFIBUS DP?可以連接遠程 I/O、執(zhí) 行機構(gòu)、 智能馬達控制器、人機界面 HMI、閥門定位器、變頻器等智能設(shè)備， 一條 PROFIBUS DP?總線可以最多連 接 123?個從站設(shè)備。PROFIBUS DP?的拓撲結(jié)構(gòu)可以是總線型、星型和樹型，通訊介質(zhì)可以是屏蔽雙絞線、光纖，也支持紅外傳輸，采用雙絞線時，不加中繼器最遠通訊距離可達 1.2?公里，最多可以采用 9?個中 繼器，最遠通訊距離可達 9?公里。采用光纖時，最遠通訊距離可達 100?公里以上，其中采用多膜光纖， 兩點間最遠距離可達 3?公里，采用單膜光纖時，兩點間最遠距離可達 3?公里。 PROFIBUS DP?支持的總線型拓撲如下：

2.2 CAN?協(xié)議簡介

CAN?全稱為 Controller Area Network，即控制器局域網(wǎng)，由德國 Bosch?公司先提出，是國際上應(yīng)用 很廣泛的現(xiàn)場總線之一。起初 CAN?被設(shè)計作為汽車環(huán)境中的通訊，在汽車電子控制裝置之間交換信息形成 汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。由于其良好的性能、較高的可靠性和低廉的價格現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場控制、醫(yī)療 儀器等眾多領(lǐng)域。 CAN?協(xié)議是建立在 OSI7?層開放互連參考模型基礎(chǔ)之上的。但 CAN?協(xié)議只定義了模型的最下面兩層:數(shù) 據(jù)鏈路層和物理層，僅保證了節(jié)點間無差錯的數(shù)據(jù)傳輸。CAN?的應(yīng)用層協(xié)議必須由 CAN?用戶自行定義，或 采用一些國際組織制訂的標準協(xié)議。應(yīng)用較為廣泛的是 DeviceNet?和 CANopen，分別廣泛應(yīng)用于過程控制 和機電控制領(lǐng)域。但此類協(xié)議一般結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，更適合復(fù)雜大型系統(tǒng)的應(yīng)用。 CAN?是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計規(guī)范要求有高的位速率、抗電磁干擾性，而且要能夠 檢測出總線的任何錯誤。當信號傳輸距離達 10km?時,CAN?仍可提供高達 50kbps?的數(shù)據(jù)傳輸速率。 CAN?協(xié)議支持兩種幀格式，它們只是在確認區(qū)存在差異，一種被稱為 CAN?標準幀，在 CAN2.0?協(xié)議的 Part A?進行定義，標準幀支持 11bit?的確認區(qū)長度；另一種稱為 CAN?擴展幀，在 CAN2.0?協(xié)議的 Part B?進 行定義，支持 29bit?的確認區(qū)。

三、結(jié)束語

在該 PLC?控制系統(tǒng)中，PCA-100?作為西門子 S7-400PLC?和橋吊控制器之間的橋梁，能夠使這兩種完全不同的現(xiàn)場總線設(shè)備實現(xiàn)正常數(shù)據(jù)通信，使西門子 PLC?控制現(xiàn)場橋吊的動作及讀取其電氣狀態(tài)成為可能。在整個系統(tǒng)中，泗博自動化的 PCA-100?表現(xiàn)了其穩(wěn)定、可靠的性能，大大方便了港機控制特別是橋吊控制系統(tǒng)的應(yīng)用。

　　審核編輯：湯梓紅