PROFlBUS總線在西門子840D i數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的CNC,驅(qū)動(dòng)器、PLC,I/O模塊等裝置一般采用4一20mA模擬量信號(hào)或24V開關(guān)量信號(hào)，通過電纜進(jìn)行信號(hào)傳遞，存在線路連接繁多、系統(tǒng)信號(hào)穩(wěn)定性、抗千擾性差等問題。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是一種實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備數(shù)字化通信的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它使控制系統(tǒng)與設(shè)備具有了數(shù)據(jù)通信能力。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，使得構(gòu)建一種全數(shù)字、全開放的控制系統(tǒng)成為可能，導(dǎo)致了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革?，F(xiàn)場(chǎng)總線通信方式使用一根通信電纜，將所有符合現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接到控制器，形成設(shè)備的數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)。隨著技術(shù)發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)也越來越多地采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，如:SIEMENS 840D系統(tǒng)采用的MPI總線、FANUC 18i系統(tǒng)采用的FSSB總線、FAGOR 8055系統(tǒng)采用的SERCOS總線技術(shù)等，這些現(xiàn)場(chǎng)總線均適用干數(shù)字伺服和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的高速串行實(shí)時(shí)通信的要求，得到了廣泛的應(yīng)用。840Di數(shù)控系統(tǒng)是西門子公司推出的先進(jìn)開放式數(shù)控系統(tǒng)之一，應(yīng)用面廣泛，和模擬驅(qū)動(dòng)裝置、數(shù)字驅(qū)動(dòng)裝置都能兼容配置，采用帶有位置控制的PROFIBUS-DP，用于驅(qū)動(dòng)和UO統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線連接，提高了系統(tǒng)可靠性、開放性。

1 PROFIBUS簡(jiǎn)介

　　PROFIBUS作為符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50I70的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，是一種國(guó)際性的開放式的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，是目前應(yīng)用范圍最廣的現(xiàn)場(chǎng)總線。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(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳輸，尤其適合自動(dòng)化控制領(lǐng)域的應(yīng)用。PROFiBUS-DP流體型結(jié)構(gòu)確保了數(shù)據(jù)傳輸能快速有效地進(jìn)行，基干RS-485標(biāo)準(zhǔn)的物理層，兩線差分系統(tǒng)，具有極強(qiáng)的抗干擾性，墓于OSI參考模型，開放性好，不同廠家的設(shè)備都可掛到同一總線上運(yùn)行，解決了因不同品牌而不兼容的問題。PROFIBUS-DP可使分散式數(shù)字化控制器從現(xiàn)場(chǎng)層到控制層網(wǎng)絡(luò)化，系統(tǒng)分為主站和從站，是一種單主站、多從站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主站決定總線的數(shù)據(jù)通信，可以主動(dòng)發(fā)送信息。從站為外圍設(shè)備，如輸人輸出設(shè)備、驅(qū)動(dòng)器等，它們沒有總線控制權(quán)，僅對(duì)接收到的信息給予確認(rèn)或當(dāng)主站發(fā)出請(qǐng)求時(shí)向它發(fā)送信息。

2 控制系統(tǒng)組成連接

　　附圖為840Di數(shù)控系統(tǒng)的PROFIBUS結(jié)構(gòu)圖。840Di數(shù)控系統(tǒng)的CNC,驅(qū)動(dòng)器、I/O模塊等裝置通過PROFIB US總線進(jìn)行連接，其中PCU50實(shí)際是一臺(tái)在WINDOWS NT環(huán)境下安裝了HMI軟件(人機(jī)交互)的控制計(jì)算機(jī)，PP72148是PLC IIO模塊，數(shù)控系統(tǒng)通過PROFIBUS總線與ADI4模塊進(jìn)行信息交換，通過ADI4模塊向驅(qū)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(hào)。PCU是主站，AD14模塊、PP72148模塊、驅(qū)動(dòng)器是從站。在連接中需要注意的是，當(dāng)使用推薦的西門子Profibus插頭時(shí)，主站和最后一個(gè)從站的連接插頭開關(guān)要置于“ON”的狀態(tài)，其他的連接擂頭開關(guān)要置于“OFF”的狀態(tài)。

840Di數(shù)控系統(tǒng)灼PROFIBUS結(jié)構(gòu)圖

3 PROFIBUS參數(shù)設(shè)置

　　在840Di數(shù)控系統(tǒng)NCK的CHANNEL DIAGNOSE模塊中包含NC全局診斷數(shù)據(jù)，需要設(shè)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(jù)交換時(shí)間。

　　(3) DpBusCfgNumBus總線的號(hào)。

　　(4) DpBusCfgValid有效的總線配置數(shù)據(jù)。

　　(5) DpBusstateNumActiveSlaves通過總線可存取的從控個(gè)數(shù)。

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

4 系統(tǒng)組態(tài)

　　在對(duì)總線系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)時(shí)，用戶需要對(duì)作為DP從站的AD14模塊、PP72/48模塊、驅(qū)動(dòng)器與主站的關(guān)系作出規(guī)定。DP系統(tǒng)組態(tài)的描述包括站地址、所使用的總線參數(shù)等。

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

　　(2)對(duì)主站進(jìn)行硬件組態(tài)，插入SIMATIC 30QSTATION,并打開，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(duì)話框。點(diǎn)Nekwork setting，設(shè)置傳送速率為L(zhǎng)SM, DP掃描時(shí)間為2ms。編譯一遍看是否出錯(cuò)，如出錯(cuò)，則根據(jù)提示修改時(shí)間，如不錯(cuò)，則下一步。

　　(3)對(duì)從站進(jìn)行硬件組態(tài)，點(diǎn)PROFIBUS線，在組態(tài)硬件欄的PROFIBUS DP中分別找到ADI4模塊、PP72J48模塊、驅(qū)動(dòng)器的對(duì)話框，設(shè)置相應(yīng)站地址、傳送速率、掃描時(shí)間等參數(shù)。

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

5 結(jié)語(yǔ)

　　840Di數(shù)控系統(tǒng)采用了PROFIBUS-DP總線連接后，與傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)比較，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、開放性和兼容性。需要注意的是，PROFIBUS-DP總線的地址分配、系統(tǒng)組態(tài)比較靈活，需要調(diào)試人員根據(jù)控制系統(tǒng)的硬件配置實(shí)際情況來相應(yīng)激活PROFIBUS總線通訊。