PROFIBUS-DP通信適配器在紙機傳動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

2 PR0FIBUS—DP通訊適配器在紙機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
2．1 工程應(yīng)用背景
　　造紙機傳動控制系統(tǒng)是一種多電機分部式傳動系統(tǒng)，傳動點多，各傳動點之間需要滿足一定的速比關(guān)系[3]，并且有時需要在壓榨部、施膠部或壓光部進(jìn)行負(fù)荷分配控制，這就對控制設(shè)備進(jìn)行實時數(shù)據(jù)處理的能力提出了更高的要求，傳統(tǒng)的RS485總線通信方式只適用于不多于20個傳動點、控制相對簡單的低速造紙機，一旦車速達(dá)到500m／min，傳動點多于20個，系統(tǒng)便出現(xiàn)明顯的數(shù)據(jù)傳輸滯后、反應(yīng)慢 車速波動、工作不穩(wěn)定等現(xiàn)象。為了適應(yīng)大型、高速、高性能造紙機的發(fā)展趨勢，新的總線控制方式[4].以及通訊接口就需要及時地被研發(fā)出來。
2．2 造紙機傳動控制系統(tǒng)中
　　PROFIBUS-DP通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在工程應(yīng)用中，我們以可編程控制器PLC作為控制核心、變頻器作為功率執(zhí)行單元來實現(xiàn)多電機的同步運行。下面我們以紙機傳動控制系統(tǒng)中使用得比較廣泛的ABB公司的ACS400系列變頻器、西門子MIDIMASTER系列變頻器以及西門子PLC為例，分析PRoFIBUS—DP通信適配器完成協(xié)議之間互相轉(zhuǎn)換的過程。
　　PLC通訊一般使用RS485總線協(xié)議方式，為了接入高速DP數(shù)據(jù)處理通道，我們需要通訊適配器將其從RS485總線方式轉(zhuǎn)換為PROFIBUS-DP總線方式；ACS系列變頻器支持MoDBUS協(xié)議，而MIDIMASTER系列變頻器支持USS協(xié)議，這兩種協(xié)議互不兼容，互相之間無法交換數(shù)據(jù)，由于本通信適配器同時集成了對MODBUS協(xié)議和USS協(xié)議的支持，因此可以通過本通信適配器，將ACS400系列變頻器和西門子MIDIMASTER系列變頻器接入到同一個PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中，其連接示意圖如圖3所示。實際中通過對通信接口程序的補充，還可以完成對其它在物理上使用普通RS485接口協(xié)議的支持，即可實現(xiàn)更多支持不同協(xié)議設(shè)備的連接到同一個PROFIBUS—DP網(wǎng)絡(luò)中。
2．3 通訊適配器對各變頻器在軟件上的實現(xiàn)過程
　　通訊適配器對各變頻器的操作在軟件上實現(xiàn)過程如下：DP主站向通信適配器發(fā)送數(shù)據(jù)，通信適配器在接收到數(shù)據(jù)后，對其進(jìn)行解析，然后根據(jù)所連接的變頻器類型，把數(shù)據(jù)重新封裝成標(biāo)準(zhǔn)MODBUS格式或者USS格式發(fā)送給變頻器，變頻器在接收到數(shù)據(jù)后，回送響應(yīng)信息，完成相應(yīng)的操作，通信適配器再將接收到的響應(yīng)信息重新解析封裝成PROFIBUS-DP格式，然后回送給主站。這樣，一次操作完成。
2．4 通訊適配器與變頻器的數(shù)據(jù)交換
　　假設(shè)對于站地址為05的ACS400系列變頻器，要求其EXT1運行頻率為5Hz，則主站向通信適配器發(fā)送數(shù)據(jù)交換報文，通訊適配器解析出報文中的數(shù)據(jù)單元DU如下：控制字，04H、7FH；給定1，07H、D0H；給定2，00H、00H；未用，00H、00H。假設(shè)此時使用的數(shù)據(jù)長度為8字節(jié)（實際中還可使用12字節(jié)），變頻器的通信參數(shù)已進(jìn)行正確設(shè)定。
　　通信適配器在對此數(shù)據(jù)單元進(jìn)行分析后，向變頻器發(fā)送如下格式所示的數(shù)據(jù)：地址，05H；命令，06H；寄存器代碼，000 1 H ；數(shù)據(jù)，07D0H；CRC，DA22H。變頻器接收到數(shù)據(jù)后回送的響應(yīng)數(shù)據(jù)為：地址，05H；命令，06 H ；寄存器代碼，000 1 H ；數(shù)據(jù)，07DOH；CRC，DA22H。且完成相應(yīng)的操作。

　　由于USS協(xié)議與MODBUS協(xié)議不兼容， 主站在對西門子MIDIMASTER變頻器進(jìn)行操作時，本通信適配器所收發(fā)送數(shù)據(jù)格式是不同的。例如，對于站地址為03的西門子MIDIMASTER變頻器，要求改變其運行頻率為25Hz。則本通信適配器在對主站發(fā)出的數(shù)據(jù)交換報文進(jìn)行解析后，向變頻器發(fā)送如下的數(shù)據(jù)：STx，02H；LGE，0CH ；ADR，03H ；PKE ，0000H ；IDN ，0000H ；VAL，0000H lSTW ，0C7FH ；HSW ，2000H；BCC，5EH。變頻器在接收到數(shù)據(jù)后，回送如下響應(yīng)數(shù)據(jù)為：STx，02H ；LGE，0CH ；ADR ，03H ；PKE，0000H lIDN ，0000H lV AL，0000H lSTW ，0C7FH ；HSW ，2000H IBCC，5EH。且完成相應(yīng)操作。
3 結(jié)語
　　結(jié)合紙機傳動控制系統(tǒng)，對PROFIB U S-DP通信適配器的應(yīng)用進(jìn)行了說明，它能夠提高設(shè)備選擇的靈活性；提高紙機控制系統(tǒng)的可靠性、準(zhǔn)確性及抗干擾能力。
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