PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在磨床改造中的應(yīng)用

0　引言

寶鋼2050 熱軋磨輥車(chē)間裝備的數(shù)控軋輥磨床是1988 年從德國(guó)WALDR ICH SIEGEN公司引進(jìn)的。使用至今其控制系統(tǒng)各部件已逐步老化, 不僅故障率高而且性能下降,已經(jīng)嚴(yán)重影響了軋輥的磨削精度和磨削效率。為了更好地滿(mǎn)足軋線對(duì)軋輥質(zhì)量的要求, 對(duì)磨床進(jìn)行了全面改造,在這次改造中使用了目前在工業(yè)控制領(lǐng)域使用的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),這一技術(shù)的運(yùn)用使得磨床基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)更為簡(jiǎn)潔實(shí)用。

1 　PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1　PROFIBUS - DP概述

PROFIBUS是近年較為流行的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線,也是目前數(shù)據(jù)傳輸率較快的一種現(xiàn)場(chǎng)總線,其最高傳輸速率可達(dá)12Mbit/s。PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線由PROFI2BUS-FMS(現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范)、PROFIBUS-PA(過(guò)程自動(dòng)化)和PROFIBUS-DP(分布式I/O)3個(gè)兼容部分組成。其中應(yīng)用最廣泛的是PROFIBUS-DP總線,它是一種高速的設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò),主要用于中央控制單元與分散的I/O之間的通信,PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線不僅可以取代24VDC或4～20mA信號(hào)的傳輸,而且可以滿(mǎn)*直流調(diào)速系統(tǒng)快速響應(yīng)的時(shí)間要求。在這次2050磨床電氣改造中所采用的就是 PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線。

1.2　PROFIBUS - DP采用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及傳輸技術(shù)

PROFIBUS-DP采用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是以ISO頒布的OSI標(biāo)準(zhǔn)七層參考模型為基礎(chǔ),所不同的是PROFI2BUS-DP只使用了第一層(物理層)、第二層(數(shù)據(jù)鏈路層)和用戶(hù)接口,第三到七層未加描述。用戶(hù)接口規(guī)定了用戶(hù)及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能,并詳細(xì)說(shuō)明了各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為。

RS - 485傳輸是PROF IBUS最常用的一種傳輸技術(shù)。這種技術(shù)的基本特征:

·網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? 線性總線, 兩端有有源的總線終端電阻。

·傳輸速率: 916 k b it / s～12M bit/ s

·介質(zhì): 屏蔽雙絞電纜, 也可取消屏蔽, 取決于環(huán)境條件( EMC) 。

·站點(diǎn)數(shù): 每分段32 個(gè)站(不帶中繼) , 可多到127個(gè)站(帶中繼)。

·插頭連接: 使用9 針D型插頭。

1.3　PROFIBUS - DP的基本硬件配置

一個(gè)典型的PROFIBUS - DP 系統(tǒng)通常由以下三種類(lèi)型的設(shè)備組成:

(1) 一級(jí)DP主站(DPM1 ) : 一級(jí)DP主站是中央控制器,它在預(yù)定的信息周期內(nèi)與分散的站(如DP從站) 交換信息。典型的DPM1如PLC或PC。

(2) 二級(jí)DP主站(DPM2 ) : 二級(jí)DP主站是編程器、組態(tài)設(shè)備或操作面板,在DP系統(tǒng)組態(tài)操作時(shí)使用, 完成系統(tǒng)操作和監(jiān)視目的。

(3) DP 從站: DP 從站是進(jìn)行輸入和輸出信息采集和發(fā)送的外圍設(shè)備( I/O 設(shè)備、驅(qū)動(dòng)器、閥門(mén)等)。

2　改造后磨床數(shù)控系統(tǒng)及其組建方法

2.1　改造后磨床數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和硬件配置

改造后磨床的數(shù)控系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù), 用一根通信電纜代替了大量的I/O電纜, 用數(shù)字化的通信代替了4～20mA /24VDC 信號(hào), 用于實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制和監(jiān)測(cè)。其數(shù)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　基于PROF IBUS - DP的磨床數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖