PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)在涂布機生產(chǎn)線(xiàn)上的應用

　　一. 引言

　　PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)是一種國際化、開(kāi)放式異步通訊標準，于1996年被批準為國際標準。PROFIBUS已經(jīng)廣泛應用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化等。它由三個(gè)部分：PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA。PROFIBUS-DP是一種高速低成本通訊，主要應用于現場(chǎng)設備級傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線(xiàn)（EIA RS485），波特率從9600bps到12Mbps。艾默生公司的TDS-PA01總線(xiàn)適配器是PROFIBUS的兼容產(chǎn)品。TD3000系列變頻器是高性能矢量型變頻器，通過(guò)TDS-PA01總線(xiàn)適配器可方便地連接到PROFIBUS總線(xiàn)上①，組成PROFIBUS工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統。
　　
　　二. 系統簡(jiǎn)介

　　本生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)品為寬約3m、厚約0.3~1mm的高級廣告布。生產(chǎn)線(xiàn)主機傳動(dòng)由14臺電機完成，每臺電機由一臺變頻器驅動(dòng)，生產(chǎn)線(xiàn)連續化作業(yè)。工序之間現場(chǎng)設備上有張力檢測裝置，有安全開(kāi)關(guān)、急停開(kāi)關(guān)。 本系統采用西門(mén)子S7-300 CPU315-2DP作為PROFIBUS主站；三臺S7-200 CPU226-2DP作為智能從站，分別控制輔助部分；12臺TD3000、2臺TD3300變頻器作為從站。整個(gè)PROFIBUS線(xiàn)纜長(cháng)度大約100m，波特率選擇為500k即可達到傳輸速度要求。

　　三．主站與人機界面

　　CPU315-2DP作為主站，它有2個(gè)通訊口：PORT0 和PORT1。PORT0作為PROFIBUS總線(xiàn)通訊口，波特率選擇為500kbps。PORT1作為與人機界面通訊口，它為MPI口，采用RS485通訊，波特率為19.2kbps，我們制作了RS485通訊電纜與人機界面通訊。人機界面為臺達PWS3260觸摸屏。在觸摸屏上進(jìn)行全線(xiàn)控制、生產(chǎn)線(xiàn)運行顯示、變頻器運行顯示、及參數的設置。CPU315作為主站，根據觸摸屏的設定值和通過(guò)PROFIBUS從智能從站傳來(lái)的張力信號比較，通過(guò)運算，轉換成運行頻率發(fā)送給14臺變頻器，控制14臺傳動(dòng)電機。

　　由于從站距離較遠，有需要在2、3好從站上需要查看對方的運行數據，在程序設計中有幾個(gè)參數通過(guò)PROFIBUS由2號從站傳給主站，通過(guò)主站再傳送給3號從站。3號從站也通過(guò)同樣途徑傳送給2號從站。由于操作需要，在2號從站上需要更改主站上的參數。在2號從站的界面上設計有按鈕，信號通過(guò)PROFIBUS傳送給主站。

　　主站程序執行是循環(huán)掃描執行方式，與其它PLC執行方式一樣。通過(guò)PROFIBUS傳送的信息也是周期傳輸的。
　　
　　四. 智能從站　　

　　EM277 PROFIBUS-DP模塊能使S7-200連接到PROFIBUS總線(xiàn)上。它也能使CPU222、CPU224，或CPU226與PROFIBUS主站和最大到6個(gè)的MPI主站通訊②。它接受主站的配置信息，在S7-200程序設計中要與主機配置相一致。在與主張信息交換中，EM277 PROFIBUS—DP模塊接收主站、發(fā)送給主站缺省配置為2字入/2字出，它分為字一致、字節一致和緩沖區一致。

　　有三臺S7-200 CPU226-2DP作為智能從站通過(guò)EM277掛接在PROFIBUS總線(xiàn)上。2號、3號從站為輔助操作部分，控制生產(chǎn)線(xiàn)上的電磁閥、采集控制信號、采集張力信號并經(jīng)過(guò)濾波處理再傳送給主站。2號從站為8字輸入8字輸出。3號從站為4字輸入/4字輸出。1號從站有相對的獨立性，控制加熱部分，僅接收主機運行信號、傳送本系統故障信號，僅1字輸入/1字輸出。

　　2號從站有2個(gè)通訊口，每個(gè)口與一臺PWS1711通訊，分布在1、2號操作臺上。在1號操作臺上主要進(jìn)行放卷的兩個(gè)卷軸之間更換。2號操作臺對生產(chǎn)線(xiàn)輔助機械動(dòng)作的操作、張力大小的調節。3號從站也有2個(gè)通訊口，分別與3、4號操作臺上的PWS1711通訊。在觸摸屏上完成運行狀況的查看、參數的修改、輔助機械的操作。

　　1號從站為烘箱加熱部分，具有相對獨立性。CPU的PORT1口與一臺PWS1711人機界面相連，PORT0編程為自由口通訊模式，與風(fēng)機變頻器組成RS485總線(xiàn)網(wǎng)。烘箱中導熱油在盤(pán)管中流動(dòng)，經(jīng)循環(huán)風(fēng)機進(jìn)行熱交換。風(fēng)機共5臺，全為變頻控制，根據工藝要求調節運行頻率。5臺TD2000變頻器采用RS485控制方式，波特率為9600kbps。
　　
　　五. 變頻器從站

　　TD3000系列變頻器通過(guò)TDS-PA01總線(xiàn)適配器連接到PROFIBUS總線(xiàn)上。TDS-PA01是PROFIBUS總線(xiàn)的兼容產(chǎn)品，符合PROFIBUS協(xié)議中的傳動(dòng)設備行規—PROFIDRIVE，主站能通過(guò)它對變頻器進(jìn)行運行控制操作、調節運行頻率、更改變頻器的功能碼、讀取變頻器的運行狀態(tài)。變頻器也通過(guò)TDS-PA01反饋對主站控制信號的應答信號，主站可以根據變頻器的應答信號判斷控制信號執行情況。

　　在周期性的通訊中，PROFIBUS-DP使用PPO（對象過(guò)程類(lèi)）類(lèi)型作為數據傳遞的格式，由于本系統僅對變頻器的運行頻率設定，不更改功能碼，本例采用的是PPO3，僅控制變頻器的啟動(dòng)、停止、故障復位、運行頻率設定。在主站組態(tài)時(shí)需導入TDS-PA01的GSD文件， GSD文件為T(mén)DS-PA01的設備數據文件。然后在PROFIBUS總線(xiàn)上連接TDS-PA01，TDS-PA01與主站通訊波特率為500kbps，TDS-PA01與TD3000的通訊波特率為38.4kbps。
　　
　　六. 結束語(yǔ)

　　設備已從今年六月份穩定運行。經(jīng)實(shí)踐證明，PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)在此類(lèi)系統中運行穩定可靠，沒(méi)有出現過(guò)問(wèn)題。由于采用了現場(chǎng)總線(xiàn)，減少了許多配線(xiàn)，減少了安裝工作量及維護成本。

　　應用中也總結出一些經(jīng)驗：1。在配置智能從站的EM277時(shí)輸入/輸出字節應留有余量；2。變頻器的控制中剛采用命令字與頻率值分開(kāi)寫(xiě)入，方便編程；3。由于人機界面大多可以以RS485通訊方式工作，在應用中兩臺人機界面可以與一個(gè)PLC的通訊口相連，使PLC減少一個(gè)通訊也可以應用，減少投資。PWS系列專(zhuān)門(mén)設計有MULTIDROP連接模式，方便多機連接而僅用一個(gè)PLC通訊口。