【正文】 優(yōu)越性，如： （ 1）采用雙絞線、光纜或無(wú)線電方式傳送數(shù)字信號(hào)，從而大量削減現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室之間一對(duì)一連接的導(dǎo)線，節(jié)省安裝費(fèi)用，提高可靠性和抗干擾能力，增強(qiáng)控制精度，信息傳輸速率可達(dá) 112Mb/s，傳輸距離可達(dá)數(shù)公里。 （ 2）由于采用了統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家的產(chǎn)品在硬件、軟件、通信標(biāo)準(zhǔn)、連接方式等方面互相兼容，使系統(tǒng)具有開(kāi)放性，這對(duì)用 戶的操作、維修、擴(kuò)展都是十分有利的。 （ 3）由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備本身可完成自動(dòng)控制的基本功能，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)總線已構(gòu)成一種新的全分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。從根本上改變了現(xiàn)有 DCS 集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。許多控制功能從控制室移至現(xiàn)場(chǎng)儀表，大量過(guò)程檢測(cè)與控制的信息就地采集、就地處理、就地使用，在新的技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)施就地控制，使過(guò)程控制基本分散到現(xiàn)場(chǎng)，而控制室內(nèi)的儀表裝置主要完成數(shù)據(jù)處理、監(jiān)控、優(yōu)化控制、協(xié)調(diào)控制和管理自動(dòng)化功能。 （ 4）開(kāi)放式系統(tǒng)：系統(tǒng)分層分級(jí)集成，設(shè)計(jì)靈活 ，網(wǎng)絡(luò)可采用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 。 PROFIBUSDP 的變頻器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 現(xiàn)以濟(jì)鋼三煉鋼板坯連鑄機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)為例介紹現(xiàn)場(chǎng)總線的組成。濟(jì)鋼三煉鋼板坯連鑄機(jī)基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)配置采用德國(guó) SIEMENS 公司的 S7系列產(chǎn)品，組成儀控合一的基礎(chǔ)自動(dòng)化控制級(jí)（ L1級(jí)），用于主 PLC 與從 PLC（ 產(chǎn) PLC 的相關(guān)品 ）之間相互通訊，使之現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備正常運(yùn)行的媒介— — PROFIBUS 總線。 PROFIBUS 總線在板坯連鑄機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，在設(shè)備運(yùn)河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 論文 行過(guò)程中顯示出了它強(qiáng)大的穩(wěn)定性能和可靠性。 作為 PROFIBUSDP 網(wǎng)的典型配置如圖 1 所示， PLC（ SIMATIC S7300 或S7400 系列）作為一級(jí) DP 主站，他負(fù)責(zé)在預(yù)定的信息周期內(nèi)循環(huán)與從站交換信息，發(fā)送控制信息，讀取從站的狀態(tài)等，組態(tài)軟件 Wincc 作為二級(jí) DP主站，用于操作與監(jiān)控。 MM440 變頻器加上 CB 通訊板（ PROFIBUS 通訊模塊）后作為從站，這樣的從站可帶 32 個(gè)。如果使用中繼器，最多可達(dá) 127 個(gè)從站 。MM 440 是 MICROMASTER 4 系列變頻器中的頂尖機(jī)型。有精確的控制性能，適應(yīng)多種工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合。除了包含有 MM 440 所具有的安裝簡(jiǎn)便和用戶界面友好的優(yōu)勢(shì)外 ,還具有快速的輸入響應(yīng)，優(yōu)化的矢量控制特點(diǎn)。另外由于內(nèi)置制動(dòng)單元，使變頻器在制動(dòng)和減速方面 , 具有優(yōu)良的功能品質(zhì)。 圖 31 ProfibusDP 網(wǎng)的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 通過(guò) ProfibusDP 數(shù)據(jù)通訊 MM440變頻器既支持和主站的周期性數(shù)據(jù)通訊，也支持和主站的非周期性數(shù)據(jù)通訊，即 S7300 可以使用功能塊 SFC14/SFC15 讀取和修改 MM440 參數(shù)值，調(diào)用一次可以讀取或者修改一個(gè)參數(shù)。同時(shí)也可以使用功能塊 SFC58/SFC59 或者 SFB52/SFB53讀取和修改 MM440參數(shù)值，一次最多可以讀取或者修改 39個(gè)參數(shù)。 在變頻器現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中， ProfibusDP的通訊協(xié)議的信息幀分為協(xié)議頭、用戶數(shù)據(jù)和協(xié)議尾。用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被指定為參數(shù)過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象（ PPO），有的用戶數(shù)據(jù)帶有一參數(shù)區(qū)域和一過(guò)程數(shù)據(jù)區(qū)域，而有的用戶數(shù)據(jù)僅由過(guò)程數(shù)據(jù)組成。變頻傳動(dòng)概要定義了 5種 PPO如圖 2所示。 基于 PROFIBUSDP 計(jì)變頻器通訊控制系統(tǒng)設(shè) 7 圖 32 ProfibusDP 信息 幀中用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) MICROMASTER 4 僅支持 PPO 型 1 和型 3。參數(shù)值 PKW 是變頻器運(yùn)行時(shí)要定義的一些功能碼，如最大頻率、基本頻率、加 /減速時(shí)間等。過(guò)程數(shù)據(jù) PZD用來(lái)傳輸控制字和設(shè)定值（主 —— 變頻器）或狀態(tài)字和實(shí)際值（變頻器 —— 主）等輸入 /輸出的數(shù)據(jù)值。 MICROMASTER 4 系列變頻器與 SIMATIC S7300通訊，必須完成下列變頻器功能碼的設(shè)置： P918（ PROFIBUS 地址）設(shè)定值可以是 1125， P1000（頻率設(shè)定值的選擇） =6（ CB 通訊板）， （ CB參數(shù)） =3（ PPO3）， P2040（ CB停止報(bào)文時(shí)間） 0， P0927（修改參數(shù)的途徑） =1（ COMMS模板）， P700（選擇命令源） =6（ PROFIBUS/Fieldbus通訊鏈路的現(xiàn)場(chǎng)總線）。 采用 SIMATIC S7300系列的 CPU3152DP作為 DP主站， CPU3152DP系統(tǒng)本身具有 ProfibusDP 接口，無(wú)需另外的通訊接口單元。在編程軟件 STEP7 中完成硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，為變頻器分配網(wǎng)絡(luò)地址，該地址必須與變頻器 CB 板中設(shè)置的相同，在組織塊 OB 中選用 SFC14DPRD_DAT、 SFC15DPWR_DAT系統(tǒng)功能塊向變頻器的 CB 模塊接收 /發(fā)送過(guò)程數(shù)據(jù)，如圖 3 所示。要注意的是 MICROMASTER 4系列變頻器與以前的 MICROMASTER 3系列變頻器的控制字是不同的。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 論文 圖 33 PLC與 CB 板之間的通訊 工業(yè)組態(tài)軟件 WinCC 提供各種 PLC 的驅(qū)動(dòng)程序，本文實(shí)例要建一個(gè)ProfibusDP 的二級(jí)主站，所以選擇支持 S7 協(xié)議的通訊驅(qū)動(dòng)程序 SIMATIC S7 Protocol Suite，在其中的 “PROFIBUS” 下連接一臺(tái) S7300，設(shè)置參數(shù)必須與PLC中的設(shè)置相同。 通過(guò)以上步驟，即完成了對(duì)整個(gè)變頻器控制系統(tǒng) ProfibusDP網(wǎng)的組態(tài)與通訊。 正確選擇通用型變頻器對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行時(shí)至關(guān)重要的，首先要明確使用通用變頻器的目的，按照生產(chǎn)機(jī)械的類型、調(diào)速范圍、速度響應(yīng)和控制精度、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等要求，充分了解變頻器所驅(qū)動(dòng)負(fù)載特性，決定采用什么功能的通用變頻器構(gòu)成控制系統(tǒng)，然后決定選用哪種控制方式最合適。所選用的通用變頻器應(yīng)是既滿足生產(chǎn)工藝要求，又要在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上合理。若對(duì)通用變頻器選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用不當(dāng)，往往會(huì)使通用變頻器不能正常的運(yùn)行、達(dá) 不到預(yù)期目標(biāo)，甚至引發(fā)設(shè)備故障，造成不必要的損失。另外，為了確保通用變頻器長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行，變頻器的地線的連接也是非常重要的。 變頻器在調(diào)速系統(tǒng)中的優(yōu)點(diǎn)： 1．控制電機(jī)的啟動(dòng)電流； 2．降低電力線路的電壓波動(dòng)； 3．啟動(dòng)時(shí)需要的功率更低； 4．可控的加速功能； 5．可調(diào)的運(yùn)行速度； 6．可調(diào)的轉(zhuǎn)矩極限； 7．受控的停止方式； 8．節(jié)能； 基于 PROFIBUSDP 計(jì)變頻器通訊控制系統(tǒng)設(shè) 9 9．可逆運(yùn)行控制； 10．減少機(jī)械傳動(dòng)部件。 在本系統(tǒng)中，選用了由西門子生產(chǎn)的通用變頻器 MM420。 打開(kāi) SIMATIC MANAGER，通 過(guò) FILE 菜單選擇 NEW 新建一個(gè)項(xiàng)目，在 NAME 欄中輸入項(xiàng)目名稱，將其命名為 S7300_MM440，在下方的 Storage Location中設(shè)置其存儲(chǔ)位置，如圖 。項(xiàng)目屏幕的左側(cè)選中該項(xiàng)目，在右鍵彈出的快捷菜單中選擇 Insert New Object 插入 SIMATIC 300 Station ，雙擊 MPI/DP槽，在彈出窗口“ Interface” →“ Type” 中選擇“ PROFIBUS” ，然后點(diǎn)擊“ Properties” ，如圖 所示點(diǎn)擊“ New” 新建一條 DP 總線，并設(shè)置地址為 2。點(diǎn)擊“ Properties” ，彈出如圖 所示窗口，選擇 DP 類型，并設(shè)置傳輸速率為 。 打開(kāi) SIMATIC 300 Station ，然后雙擊右側(cè)生成的 Hardware 圖標(biāo)，在彈出的 HW config中進(jìn)行組態(tài)，在菜單欄中選擇“ View” 選擇“ Catalog”打開(kāi)硬件目錄，按訂貨號(hào)和硬件安裝次序依次插入機(jī)架、電源、CPU 以及 I/O 模塊，如圖 在 DP總線上掛上遠(yuǎn)程 I/O 模塊，設(shè)置從站地址為 3，并 圖 34 設(shè)置 PROFIBUS 屬性 圖 35 插入從站 在其上加入相應(yīng) I/O模塊。 在 DP總線上掛上 MM440，并組態(tài) MM440 的通訊區(qū)，通訊區(qū)與應(yīng)用有關(guān)。 MM440采用通用串行接口協(xié)議，其報(bào)文結(jié)構(gòu)將在軟件部分講述。由程序操作的通訊數(shù)據(jù)通過(guò)參數(shù)標(biāo)識(shí)符值 PKW和過(guò)程數(shù)據(jù) PZD 傳遞，最長(zhǎng)使用的是中 PKW 為 4 個(gè)字（ 8 個(gè)字節(jié)）， PZD 為 2 個(gè)字（ 4 個(gè)字節(jié)）的固定長(zhǎng)度報(bào)文，即 PPO1 類型，因此組態(tài) MM440 的地址分別對(duì)應(yīng)讀寫 PKW 和 PZD 。組態(tài) MM440 步驟 如下： ① 打開(kāi)硬件組態(tài)，在右側(cè)選擇“ PROFIBUS DP” →河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 論文 “ SIMOVERT” →“ MICROMASTER 4” ，添加到 DP總線上，如圖 311 。 圖 36 新建 PROFIBUSDP ② 在彈出窗口中選擇地址為 4，如圖 312 所示。 圖 37 新建 S7300 項(xiàng)目 ③ 選擇“ MICROMASTER 4” →“ 4 PKW， 2 PZD (PP0 1)”，添加到從站中，如圖 313 所示。 基于 PROFIBUSDP 計(jì)變頻器通訊控制系統(tǒng)設(shè) 11 圖 38 組態(tài) PROFIBUS主站和插入主站 ④ 從站組態(tài)完成，設(shè)置地址， PKW讀為 IB288~IB295 ， PZD 讀為 IB296~IB299， PKW寫為 QB272~QB279， PZD 寫為 QB280~QB283，如圖 314。 圖 39 組態(tài)從站 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 論文 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試 STEP軟件簡(jiǎn)介 西門子 STEP7是用于 SIMATIC S7300/400 站創(chuàng)建可編程邏輯控制程序的標(biāo)準(zhǔn)軟件，可使用梯 形圖邏輯、功能塊圖和語(yǔ)句表進(jìn)行編程操作。常規(guī)功能之外還具備以下的特點(diǎn) : （ 1） MPI 接口； （ 2） 集成 modem 支持 : 內(nèi)置 modem 功能，可進(jìn)行遠(yuǎn)程編程、診斷或數(shù)據(jù)傳輸； （ 3） 編程不需 MPI 轉(zhuǎn)換器，直接通過(guò) PC 上的 RS232 口； （ 4） 現(xiàn)場(chǎng)總線通訊功能，制器功能中已集成了 Profibus DP Master / Slave, Profibus FMS 和 LONWorks； (5) 用 STL, LAD, FBD 編程； (6) 使用 Siemens 工程工具，監(jiān)視修改變量，程序狀態(tài)等； PLC和存儲(chǔ)點(diǎn)的地址分配 PLC及存儲(chǔ)點(diǎn)地址分配如表 ： 表 PLC 及存儲(chǔ)點(diǎn)地址分配 基于 PROFIBUSDP 計(jì)變頻器通訊控制系統(tǒng)設(shè) 13 如圖 ，首先在 STEP 7的硬件組態(tài)中設(shè)置通訊雙方的 MPI地址，然后新建一個(gè) MPI網(wǎng)絡(luò)，名稱為 MPI（ 1），并將通訊雙方都連接到該網(wǎng)絡(luò)上。然后通過(guò)工具欄按鈕打開(kāi)【 NetPro】來(lái)組態(tài)網(wǎng)絡(luò)。 圖 41 在 STEP 7中設(shè)置 MPI 網(wǎng)絡(luò) 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 論文 圖 42 在 NetPro 中新建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接 在 NetPro中可以看到， MPI網(wǎng)絡(luò)上連接了兩個(gè)站，選擇 S7400的 CPU，在連接列表里添加一個(gè)新的連接，如圖 44所示。 通訊連接選擇對(duì)方站點(diǎn)，連接類型選擇【 S7 Connection】，這時(shí)，在連接列表里，就建立了一個(gè) ID號(hào)為 1的連接，如圖 45所示。至此，硬件組態(tài)和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)就完成了。 基于 PROFIBUSDP 計(jì)變頻器通訊控制系統(tǒng)設(shè) 15