現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus-dp在起重機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

一般說起重機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)主要是指：起升機(jī)構(gòu)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，變幅機(jī)構(gòu)等。對(duì)于機(jī)構(gòu)復(fù)雜的起重機(jī)，多是指：噸位比較龐大，機(jī)構(gòu)比較繁多，控制相對(duì)繁瑣，可靠性、安全性要求較高的大型設(shè)備。

針對(duì)本文要涉及的起重機(jī)主要是造船行業(yè)使用的大跨度起重設(shè)備，不但機(jī)構(gòu)多，控制復(fù)雜，而且跨度大，運(yùn)行平穩(wěn)控制要求更高。具體主要機(jī)械機(jī)構(gòu)包括：

1、上起升機(jī)構(gòu)，是有上小車拖動(dòng)，具有2只55KW變頻電動(dòng)機(jī)作為起升的機(jī)構(gòu)，上起升機(jī)構(gòu)既可以實(shí)現(xiàn)單動(dòng)作，也可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)合動(dòng)作，以配合下起升機(jī)構(gòu)作為吊裝物體的抬吊，翻轉(zhuǎn)等動(dòng)作要求。

2、下起升機(jī)構(gòu)，是有下小車拖動(dòng)，具有主起升和副起升兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，主起升和副起升都可以單獨(dú)動(dòng)作，依據(jù)吊裝物體不同噸位而使用不同起升機(jī)構(gòu)。

3、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，在上面也提到小車拖動(dòng)部分，小車運(yùn)行就是把起升機(jī)構(gòu)平移傳動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)，分為上小車平移機(jī)構(gòu)和小車平移機(jī)構(gòu)；

4、大車平移機(jī)構(gòu)，大車平移機(jī)構(gòu)主要功能就是拖動(dòng)整個(gè)起重機(jī)整體結(jié)構(gòu)沿著預(yù)敷設(shè)軌道做平移運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。

5、電纜傳輸結(jié)構(gòu)，一般是為起重機(jī)提供電源的機(jī)構(gòu)，一般有電纜卷筒裝置作為收放電纜要求，按照運(yùn)行方向做出動(dòng)作的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

二、Profibus-Dp現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特點(diǎn)

PROFIBUS-DP用于現(xiàn)場(chǎng)層的高速數(shù)據(jù)傳送,主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。總線循環(huán)時(shí)間必須要比主站（PLC）程序循環(huán)時(shí)間短。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，PROFIBUS-Dp還提供智能化設(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)．診斷和報(bào)警處理。

①傳輸技術(shù)：RS－485雙絞線．雙線電纜或光纜。波特率從9.6K bit/s到12M bit/s。

②總線存?。焊髦髡鹃g令牌傳遞，主站與從站間為主－從傳送。支持單主或多主系統(tǒng)?？偩€上最站點(diǎn)（主－從設(shè)備）數(shù)為126。

③通信：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（用戶數(shù)據(jù)傳送）或廣播（控制指令）。循環(huán)主－從用戶數(shù)據(jù)傳送和非循環(huán)主－主數(shù)據(jù)傳送。

④運(yùn)行模式：運(yùn)行、清除、停止。

⑤同步：控制指令允許輸入和輸出同步。同步模式：輸出同步；鎖定模式：輸入同步。

⑥功能：DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶有數(shù)據(jù)傳送。各DP從站的動(dòng)態(tài)激活和可激活。DP從站組態(tài)的檢查。強(qiáng)大的診斷功能，三級(jí)診斷診斷信息。輸入或輸出的同步。通過總線給DP從站賦予地址。通過部線對(duì)DP主站（DPM1）進(jìn)行配置，每DP從站的輸入和輸出數(shù)據(jù)最大為246字節(jié)。

⑦可靠性和保護(hù)機(jī)制：所有信息的傳輸按海明距離HD＝４進(jìn)行。DP從站帶看門狗定時(shí)器（Watchdog Timer）。對(duì)DP從站的輸入／輸出進(jìn)行存取保護(hù)。DP主站上帶可變定時(shí)器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視。

⑧設(shè)備類型：第二類DP主站（DPM2）是可進(jìn)行編程．組態(tài)．診斷的設(shè)備。第一類DP主站（DPM1）是中央可編程控制器，如PLC、PC等。DP從站是帶二進(jìn)制值或模擬量輸入輸出的驅(qū)動(dòng)器．閥門等。

三、PROFIBUS-Dp分布設(shè)計(jì)思路

1、起重機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖（PLC部分）

圖一：起重機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

PLC采用歐姆龍CS1G系列，中央控制單元為CS1G-CPU42，現(xiàn)場(chǎng)總線控制模塊為CS1G-PRM21。作為現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS-Dp控制總站，各機(jī)構(gòu)變頻器，行走糾偏編碼器等作為現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS-Dp控制從站。由于總線距離比較長(zhǎng)，線路中設(shè)置PROFIBUS-Dp中繼器以延長(zhǎng)總線通訊距離。

2、PROFIBUS-Dp的單元設(shè)置示意圖

四、現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS-Dp通訊程序編寫

1、主起升機(jī)構(gòu)程序示例

圖三：主起升程序

2、鑒于其他機(jī)構(gòu)程序編寫和主起升機(jī)構(gòu)程序類似，在此不再一一列出。可以參考主起升機(jī)機(jī)構(gòu)程序編寫。

參考文獻(xiàn)：

1、歐姆龍CS1G系列PLC編程手冊(cè)；

2、歐姆龍CS1G系列PLC硬件手冊(cè)；

3、歐姆龍PROFIBUS-Dp手冊(cè)；

4、起重機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。