PROFlBUS總線(xiàn)在西門(mén)子840D i數控系統中的應用

　　傳統數控機床控制系統的CNC,驅動(dòng)器、PLC,I/O模塊等裝置一般采用4一20mA模擬量信號或24V開(kāi)關(guān)量信號，通過(guò)電纜進(jìn)行信號傳遞，存在線(xiàn)路連接繁多、系統信號穩定性、抗千擾性差等問(wèn)題。現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是一種實(shí)現現場(chǎng)級設備數字化通信的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，它使控制系統與設備具有了數據通信能力。現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的出現和發(fā)展，使得構建一種全數字、全開(kāi)放的控制系統成為可能，導致了傳統控制系統結構的變革?，F場(chǎng)總線(xiàn)通信方式使用一根通信電纜，將所有符合現場(chǎng)總線(xiàn)標準的現場(chǎng)設備連接到控制器，形成設備的數字化通信網(wǎng)絡(luò )。隨著(zhù)技術(shù)發(fā)展，數控系統也越來(lái)越多地采用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，如:SIEMENS 840D系統采用的MPI總線(xiàn)、FANUC 18i系統采用的FSSB總線(xiàn)、FAGOR 8055系統采用的SERCOS總線(xiàn)技術(shù)等，這些現場(chǎng)總線(xiàn)均適用干數字伺服和運動(dòng)控制系統中的高速串行實(shí)時(shí)通信的要求，得到了廣泛的應用。840Di數控系統是西門(mén)子公司推出的先進(jìn)開(kāi)放式數控系統之一，應用面廣泛，和模擬驅動(dòng)裝置、數字驅動(dòng)裝置都能兼容配置，采用帶有位置控制的PROFIBUS-DP，用于驅動(dòng)和UO統一的現場(chǎng)總線(xiàn)連接，提高了系統可靠性、開(kāi)放性。

1 PROFIBUS簡(jiǎn)介

　　PROFIBUS作為符合歐洲標準EN50I70的現場(chǎng)總線(xiàn)系統，是一種國際性的開(kāi)放式的現場(chǎng)總線(xiàn)標準，是目前應用范圍最廣的現場(chǎng)總線(xiàn)。PROFIBUS由三個(gè)兼容部分組成，即PROFIBUS-DP, PROFIBUS-PA,PROFIBUS-FMS。其中PROFIBUS-DP協(xié)議主要用于分布式控制系統的高速數據傳輸，尤其適合自動(dòng)化控制領(lǐng)域的應用。PROFiBUS-DP流體型結構確保了數據傳輸能快速有效地進(jìn)行，基干RS-485標準的物理層，兩線(xiàn)差分系統，具有極強的抗干擾性，墓于OSI參考模型，開(kāi)放性好，不同廠(chǎng)家的設備都可掛到同一總線(xiàn)上運行，解決了因不同品牌而不兼容的問(wèn)題。PROFIBUS-DP可使分散式數字化控制器從現場(chǎng)層到控制層網(wǎng)絡(luò )化，系統分為主站和從站，是一種單主站、多從站的網(wǎng)絡(luò )結構。主站決定總線(xiàn)的數據通信，可以主動(dòng)發(fā)送信息。從站為外圍設備，如輸人輸出設備、驅動(dòng)器等，它們沒(méi)有總線(xiàn)控制權，僅對接收到的信息給予確認或當主站發(fā)出請求時(shí)向它發(fā)送信息。

2 控制系統組成連接

　　附圖為840Di數控系統的PROFIBUS結構圖。840Di數控系統的CNC,驅動(dòng)器、I/O模塊等裝置通過(guò)PROFIB US總線(xiàn)進(jìn)行連接，其中PCU50實(shí)際是一臺在WINDOWS NT環(huán)境下安裝了HMI軟件(人機交互)的控制計算機，PP72148是PLC IIO模塊，數控系統通過(guò)PROFIBUS總線(xiàn)與ADI4模塊進(jìn)行信息交換，通過(guò)ADI4模塊向驅動(dòng)裝置給出lOV模擬指令電壓，并且由ADI4模塊接受編碼器或光柵尺的 TTL方波信號。PCU是主站，AD14模塊、PP72148模塊、驅動(dòng)器是從站。在連接中需要注意的是，當使用推薦的西門(mén)子Profibus插頭時(shí)，主站和最后一個(gè)從站的連接插頭開(kāi)關(guān)要置于“ON”的狀態(tài)，其他的連接擂頭開(kāi)關(guān)要置于“OFF”的狀態(tài)。

840Di數控系統灼PROFIBUS結構圖

3 PROFIBUS參數設置

　　在840Di數控系統NCK的CHANNEL DIAGNOSE模塊中包含NC全局診斷數據，需要設置的有:

　　(1) DpBusCfgCycleTime主控所要求的掃描所有從控一次的時(shí)間。

　　(2) DpBusCfgDataTime據交換時(shí)間。

　　(3) DpBusCfgNumBus總線(xiàn)的號。

　　(4) DpBusCfgValid有效的總線(xiàn)配置數據。

　　(5) DpBusstateNumActiveSlaves通過(guò)總線(xiàn)可存取的從控個(gè)數。

　　(6) DpSlaveCfgBusAddr總線(xiàn)上從控的地址等參數。

4 系統組態(tài)

　　在對總線(xiàn)系統進(jìn)行組態(tài)時(shí)，用戶(hù)需要對作為DP從站的AD14模塊、PP72/48模塊、驅動(dòng)器與主站的關(guān)系作出規定。DP系統組態(tài)的描述包括站地址、所使用的總線(xiàn)參數等。

　　(1)安裝PCU50軟件和SETP7等軟件，打開(kāi)STEP7并新建一protect文件，如840di_tk42,

　　(2)對主站進(jìn)行硬件組態(tài)，插入SIMATIC 30QSTATION,并打開(kāi)，雙擊hardware，在組態(tài)硬件欄的PROFIBUS DP中找到SINUMERIK 84QDi with PLG3I5-2AF并雙擊后產(chǎn)生一對話(huà)框。點(diǎn)Nekwork setting，設置傳送速率為L(cháng)SM, DP掃描時(shí)間為2ms。編譯一遍看是否出錯，如出錯，則根據提示修改時(shí)間，如不錯，則下一步。

　　(3)對從站進(jìn)行硬件組態(tài)，點(diǎn)PROFIBUS線(xiàn)，在組態(tài)硬件欄的PROFIBUS DP中分別找到ADI4模塊、PP72J48模塊、驅動(dòng)器的對話(huà)框，設置相應站地址、傳送速率、掃描時(shí)間等參數。

　　(4)硬件組態(tài)完成后，可通過(guò)STEP?的編譯功能檢查硬件組態(tài)配置的正確性。

5 結語(yǔ)

　　840Di數控系統采用了PROFIBUS-DP總線(xiàn)連接后，與傳統數控系統比較，提高了整個(gè)系統的可靠性、開(kāi)放性和兼容性。需要注意的是，PROFIBUS-DP總線(xiàn)的地址分配、系統組態(tài)比較靈活，需要調試人員根據控制系統的硬件配置實(shí)際情況來(lái)相應激活PROFIBUS總線(xiàn)通訊。