基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的復(fù)卷機電控系統(tǒng)設(shè)計

3 網(wǎng)絡(luò)硬件組態(tài)

　　PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)口[3]有3種：純主一從、主一主、多主一從混合系統(tǒng)。主站有：PLC、PC機、PG編程器、OP操作面板等；從站主要有：變頻器、遠程I/O、PLC等設(shè)備。由圖2可知，該復(fù)卷機系統(tǒng)是多主一從混合系統(tǒng)，因此整個網(wǎng)絡(luò)的硬件組態(tài)包括3部分：主站組態(tài)、從站組態(tài)、OP面板組態(tài)。

　　主站選用S7-300 PLC，CPU選用315-2DP，該CPU有2個DP接口，1個可設(shè)置成MPI口，用于與上位機和PG編程器的通信，另外一個DP口用于PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)通信用。OP270面板自身帶有DP口可以掛在總線上，變頻器通過PROFIBUS通信卡CBP2和網(wǎng)絡(luò)相連，實現(xiàn)與PLC和OP面板的通信。

　　3.1 主站組態(tài)

　　主站是以網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的方式組態(tài)的。在STEP7中創(chuàng)建一個新項目，插入一個S7-300站，在進行硬件組態(tài)時選擇PLC的CPU型號為315-2DP，在組態(tài)PLC硬件時，當(dāng)在機架中放置CPU時，產(chǎn)生一條總線，并設(shè)定主站地址為2，在進行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)組態(tài)時設(shè)置傳輸速率為"1.5 Mb/s"，行規(guī)為"DP"，并將其設(shè)置為主站（DP Masller）。

　　3.2 從站組態(tài)

　　在PROFIBUS-DP選項中選擇IM153并拖到DP網(wǎng)絡(luò)上，地址設(shè)定為3，4，接著分配I/O地址。然后在PRO-FIBUS-DP選項中選擇"Vector Control DCUVC"，拖動連接到DP網(wǎng)絡(luò)上，并定義從站的地址為5。除組網(wǎng)設(shè)定地址和通信速率外，還需要組態(tài)變頻器的通信區(qū)。雙擊變頻器從站圖標，進入通信接口區(qū)。選擇PZD為"Enterlength"，通信方式根據(jù)復(fù)卷機傳送數(shù)據(jù)的要求，把MasterDrive的PPO類型設(shè)為PPO2，PKW的通信區(qū)起始地址為256，PZD的通信區(qū)起始地址為264。然后接著組態(tài)另一個從站，直至3個變頻器從站組態(tài)完畢。

　　3.3 OP面板在網(wǎng)絡(luò)中的組態(tài)

　　OP面板也可以作為從站接入DP網(wǎng)。但是OP面板本身要求的實時性較高，數(shù)據(jù)的修改需要及時發(fā)送。如果采用從站方式，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳送方式是主站查詢方式，實時性不能滿足要求，因此采用主站的方式接入網(wǎng)絡(luò)，形成一個混合系統(tǒng)。OP面板在STEP7中只需要將OP面板圖標拖放到ROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上，并設(shè)定地址缺省為1。這樣整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就組態(tài)完成，如圖3所示。

4 PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的通信方式

　　PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)通信包括兩個方面：PLC與變頻器和遠程I/O，PLC與OP面板之間的通信。主站之間的通信采用令牌方式，主站與從站之問采用主站順序查詢從站方式，從站不能訪問主站，從站之間也不能相互訪問。OP面板與變頻器和遠程I/O的通信通過PLC完成。

　　在系統(tǒng)中，主站通信主要是PLC與OP操作面板之間的數(shù)據(jù)傳輸。PLC屬于第一類主站，OP操作面板屬于第二類主站。由于采用令牌環(huán)方式，系統(tǒng)初始化時，PLC自動負責(zé)生成令牌，并對令牌的分配進行管理。擁有令牌的站點有權(quán)對總線控制，發(fā)送或讀取某個站點的數(shù)據(jù)。PLC首先將總線上的主站按站號大小排列形成一個遞加的序列，再將序列的第一個站點作為最后一個站點的下一站點，這樣就形成了一個邏輯環(huán)。

　　PLC與變頻器的通信是通過變頻器中插入的通信模塊CBP2板來實現(xiàn)的，ET200M是通過接口IM153連接在PROFIBUS-DP上與主站PLC進行通信，PLC主站周期性輪詢從站。PLC對ET2020M的操作與PLC本身集成的I/O口的操作一樣。PLC對變頻器從站讀寫通過調(diào)用S7-300 PLC內(nèi)部的系統(tǒng)功能SFC14和SFC15實現(xiàn)。在組態(tài)時設(shè)定的PPO2有6個PZD字同時使用，用來發(fā)送控制字和電機給定頻率，接收變頻器狀態(tài)字和頻率返回值，監(jiān)視變頻器的電壓、電流、電機轉(zhuǎn)矩、電機功率等參數(shù)；4個PKW字用來通過PROFIBUS-DP總線修改電機或變頻器參數(shù)。數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸Y(jié)構(gòu)如圖4所示。

5 結(jié) 語

　　這種基于現(xiàn)場總線的復(fù)卷機控制系統(tǒng)是一種先進的控制系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)采用了現(xiàn)場總線和PLC技術(shù)組成的全數(shù)字化交流傳動控制系統(tǒng)，有效避免了干擾，提高了系統(tǒng)的控制精度，縮短了設(shè)備的安裝、調(diào)試周期。采用OP面板數(shù)字化操作，使操作簡單，能動態(tài)監(jiān)控被控設(shè)備的運行過程和狀態(tài)，修改和設(shè)定工藝參數(shù)，了解報警信息，使維護更加方便，大大降低了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率和可靠性。