PROFIBUS-DP通信適配器在紙機傳動(dòng)控制系統中的應用

2 PR0FIBUS—DP通訊適配器在紙機控制系統中的應用
2．1 工程應用背景
　　造紙機傳動(dòng)控制系統是一種多電機分部式傳動(dòng)系統，傳動(dòng)點(diǎn)多，各傳動(dòng)點(diǎn)之間需要滿(mǎn)足一定的速比關(guān)系[3]，并且有時(shí)需要在壓榨部、施膠部或壓光部進(jìn)行負荷分配控制，這就對控制設備進(jìn)行實(shí)時(shí)數據處理的能力提出了更高的要求，傳統的RS485總線(xiàn)通信方式只適用于不多于20個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)、控制相對簡(jiǎn)單的低速造紙機，一旦車(chē)速達到500m／min，傳動(dòng)點(diǎn)多于20個(gè)，系統便出現明顯的數據傳輸滯后、反應慢 車(chē)速波動(dòng)、工作不穩定等現象。為了適應大型、高速、高性能造紙機的發(fā)展趨勢，新的總線(xiàn)控制方式[4].以及通訊接口就需要及時(shí)地被研發(fā)出來(lái)。
2．2 造紙機傳動(dòng)控制系統中
　　PROFIBUS-DP通訊網(wǎng)絡(luò )結構在工程應用中，我們以可編程控制器PLC作為控制核心、變頻器作為功率執行單元來(lái)實(shí)現多電機的同步運行。下面我們以紙機傳動(dòng)控制系統中使用得比較廣泛的ABB公司的ACS400系列變頻器、西門(mén)子MIDIMASTER系列變頻器以及西門(mén)子PLC為例，分析PRoFIBUS—DP通信適配器完成協(xié)議之間互相轉換的過(guò)程。
　　PLC通訊一般使用RS485總線(xiàn)協(xié)議方式，為了接入高速DP數據處理通道，我們需要通訊適配器將其從RS485總線(xiàn)方式轉換為PROFIBUS-DP總線(xiàn)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(wú)法交換數據，由于本通信適配器同時(shí)集成了對MODBUS協(xié)議和USS協(xié)議的支持，因此可以通過(guò)本通信適配器，將ACS400系列變頻器和西門(mén)子MIDIMASTER系列變頻器接入到同一個(gè)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò )中，其連接示意圖如圖3所示。實(shí)際中通過(guò)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(shí)現更多支持不同協(xié)議設備的連接到同一個(gè)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(shí)現過(guò)程
　　通訊適配器對各變頻器的操作在軟件上實(shí)現過(guò)程如下：DP主站向通信適配器發(fā)送數據，通信適配器在接收到數據后，對其進(jìn)行解析，然后根據所連接的變頻器類(lèi)型，把數據重新封裝成標準MODBUS格式或者USS格式發(fā)送給變頻器，變頻器在接收到數據后，回送響應信息，完成相應的操作，通信適配器再將接收到的響應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據交換
　　假設對于站地址為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)送數據交換報文，通訊適配器解析出報文中的數據單元DU如下：控制字，04H、7FH；給定1，07H、D0H；給定2，00H、00H；未用，00H、00H。假設此時(shí)使用的數據長(cháng)度為8字節（實(shí)際中還可使用12字節），變頻器的通信參數已進(jìn)行正確設定。
　　通信適配器在對此數據單元進(jìn)行分析后，向變頻器發(fā)送如下格式所示的數據：地址，05H；命令，06H；寄存器代碼，000 1 H ；數據，07D0H；CRC，DA22H。變頻器接收到數據后回送的響應數據為：地址，05H；命令，06 H ；寄存器代碼，000 1 H ；數據，07DOH；CRC，DA22H。且完成相應的操作。

　　由于USS協(xié)議與MODBUS協(xié)議不兼容， 主站在對西門(mén)子MIDIMASTER變頻器進(jìn)行操作時(shí)，本通信適配器所收發(fā)送數據格式是不同的。例如，對于站地址為03的西門(mén)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)出的數據交換報文進(jìn)行解析后，向變頻器發(fā)送如下的數據：STx，02H；LGE，0CH ；ADR，03H ；PKE ，0000H ；IDN ，0000H ；VAL，0000H lSTW ，0C7FH ；HSW ，2000H；BCC，5EH。變頻器在接收到數據后，回送如下響應數據為：STx，02H ；LGE，0CH ；ADR ，03H ；PKE，0000H lIDN ，0000H lV AL，0000H lSTW ，0C7FH ；HSW ，2000H IBCC，5EH。且完成相應操作。
3 結語(yǔ)
　　結合紙機傳動(dòng)控制系統，對PROFIB U S-DP通信適配器的應用進(jìn)行了說(shuō)明，它能夠提高設備選擇的靈活性；提高紙機控制系統的可靠性、準確性及抗干擾能力。
參考文獻
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