PROFIBUS現(xiàn)場總線在涂布機生產(chǎn)線上的應(yīng)用
一. 引言
PROFIBUS現(xiàn)場總線是一種國際化、開放式異步通訊標(biāo)準(zhǔn),于1996年被批準(zhǔn)為國際標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化等。它由三個部分:PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA。PROFIBUS-DP是一種高速低成本通訊,主要應(yīng)用于現(xiàn)場設(shè)備級傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線(EIA RS485),波特率從9600bps到12Mbps。艾默生公司的TDS-PA01總線適配器是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TDS-PA01總線適配器可方便地連接到PROFIBUS總線上①,組成PROFIBUS工業(yè)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。
二. 系統(tǒng)簡介
本生產(chǎn)線產(chǎn)品為寬約3m、厚約0.3~1mm的高級廣告布。生產(chǎn)線主機傳動由14臺電機完成,每臺電機由一臺變頻器驅(qū)動,生產(chǎn)線連續(xù)化作業(yè)。工序之間現(xiàn)場設(shè)備上有張力檢測裝置,有安全開關(guān)、急停開關(guān)。 本系統(tǒng)采用西門子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PROFIBUS線纜長度大約100m,波特率選擇為500k即可達(dá)到傳輸速度要求。
三.主站與人機界面
CPU315-2DP作為主站,它有2個通訊口:PORT0 和PORT1。PORT0作為PROFIBUS總線通訊口,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(dá)PWS3260觸摸屏。在觸摸屏上進(jìn)行全線控制、生產(chǎn)線運行顯示、變頻器運行顯示、及參數(shù)的設(shè)置。CPU315作為主站,根據(jù)觸摸屏的設(shè)定值和通過PROFIBUS從智能從站傳來的張力信號比較,通過運算,轉(zhuǎn)換成運行頻率發(fā)送給14臺變頻器,控制14臺傳動電機。
由于從站距離較遠(yuǎn),有需要在2、3好從站上需要查看對方的運行數(shù)據(jù),在程序設(shè)計中有幾個參數(shù)通過PROFIBUS由2號從站傳給主站,通過主站再傳送給3號從站。3號從站也通過同樣途徑傳送給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(shù)。在2號從站的界面上設(shè)計有按鈕,信號通過PROFIBUS傳送給主站。
主站程序執(zhí)行是循環(huán)掃描執(zhí)行方式,與其它PLC執(zhí)行方式一樣。通過PROFIBUS傳送的信息也是周期傳輸?shù)摹?BR>
四. 智能從站
EM277 PROFIBUS-DP模塊能使S7-200連接到PROFIBUS總線上。它也能使CPU222、CPU224,或CPU226與PROFIBUS主站和最大到6個的MPI主站通訊②。它接受主站的配置信息,在S7-200程序設(shè)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(jié)一致和緩沖區(qū)一致。
有三臺S7-200 CPU226-2DP作為智能從站通過EM277掛接在PROFIBUS總線上。2號、3號從站為輔助操作部分,控制生產(chǎn)線上的電磁閥、采集控制信號、采集張力信號并經(jīng)過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(tǒng)故障信號,僅1字輸入/1字輸出。
2號從站有2個通訊口,每個口與一臺PWS1711通訊,分布在1、2號操作臺上。在1號操作臺上主要進(jìn)行放卷的兩個卷軸之間更換。2號操作臺對生產(chǎn)線輔助機械動作的操作、張力大小的調(diào)節(jié)。3號從站也有2個通訊口,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(shù)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總線網(wǎng)。烘箱中導(dǎo)熱油在盤管中流動,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(jù)工藝要求調(diào)節(jié)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TDS-PA01總線適配器連接到PROFIBUS總線上。TDS-PA01是PROFIBUS總線的兼容產(chǎn)品,符合PROFIBUS協(xié)議中的傳動設(shè)備行規(guī)—PROFIDRIVE,主站能通過它對變頻器進(jìn)行運行控制操作、調(diào)節(jié)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TDS-PA01反饋對主站控制信號的應(yīng)答信號,主站可以根據(jù)變頻器的應(yīng)答信號判斷控制信號執(zhí)行情況。
在周期性的通訊中,PROFIBUS-DP使用PPO(對象過程類)類型作為數(shù)據(jù)傳遞的格式,由于本系統(tǒng)僅對變頻器的運行頻率設(shè)定,不更改功能碼,本例采用的是PPO3,僅控制變頻器的啟動、停止、故障復(fù)位、運行頻率設(shè)定。在主站組態(tài)時需導(dǎo)入TDS-PA01的GSD文件, GSD文件為TDS-PA01的設(shè)備數(shù)據(jù)文件。然后在PROFIBUS總線上連接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(jié)束語
設(shè)備已從今年六月份穩(wěn)定運行。經(jīng)實踐證明,PROFIBUS現(xiàn)場總線在此類系統(tǒng)中運行穩(wěn)定可靠,沒有出現(xiàn)過問題。由于采用了現(xiàn)場總線,減少了許多配線,減少了安裝工作量及維護(hù)成本。
應(yīng)用中也總結(jié)出一些經(jīng)驗:1。在配置智能從站的EM277時輸入/輸出字節(jié)應(yīng)留有余量;2。變頻器的控制中剛采用命令字與頻率值分開寫入,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(yīng)用中兩臺人機界面可以與一個PLC的通訊口相連,使PLC減少一個通訊也可以應(yīng)用,減少投資。PWS系列專門設(shè)計有MULTIDROP連接模式,方便多機連接而僅用一個PLC通訊口。
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