【導(dǎo)讀】在某種程度上標(biāo)志著一個(gè)國家的文明程度。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提。高，人們對各類紙的消費(fèi)需求越來越大，進(jìn)而對紙機(jī)的自動化控制要求也越來越高。求，并按照對控制系統(tǒng)的要求分析研究了各分部的控制原理得出相應(yīng)的控制方案。的設(shè)計(jì)解決了紙機(jī)整體復(fù)雜的控制系統(tǒng)難以控制的問題。有在工業(yè)應(yīng)用中大力推廣的價(jià)值。

　　

【正文】 腳 A與引腳 B不能調(diào)換。 RS485串行通信傳輸?shù)幕咎匦匀绫?2所示 ： 21 接收發(fā)送 圖 36差分平衡電路 表 32 RS485傳輸技術(shù)的基本特性 名稱 特性 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? 介質(zhì) 站點(diǎn)數(shù) 插頭連接器 線性總線，兩端需設(shè)置有緣的總線終端電阻。短截線的波特率≤ 1． 5Mbps 根據(jù)環(huán)境條件可選用屏蔽雙絞電纜或非屏蔽雙絞電纜 不帶中繼器每個(gè)網(wǎng)段可掛 32個(gè)站，帶中繼器做多可掛 127個(gè)站 最好 9針 D型插頭 PROFIBUS插頭及使用 圖 37 PROFIBUS插頭的使用 PROFIBUS插頭用于連接 PROFIBUS電纜和 PROFIBUS站點(diǎn) ，如圖 37所示，在 PROFIBUS插頭上，有一個(gè)進(jìn)線孔 (In)和一個(gè)出線孔 (Out)，這二個(gè)孔可分別連接前后站，依據(jù) RS485串行通信技術(shù)的規(guī)定，通過插頭或網(wǎng)線將各站點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò)上時(shí)每個(gè)物理網(wǎng)段需要支持32個(gè)物理設(shè)備，為了防止浪涌而確保通訊質(zhì)量還需要在物理網(wǎng)段終端的站點(diǎn)處設(shè)置終端 22 電阻。終端電阻設(shè)置在 PROFIBUS插頭上，可根據(jù)需要接入 (On)和切除 (Off)，當(dāng)需要中斷出線端口“ Out”后面的網(wǎng)段的信號時(shí)，把終端的電阻設(shè)置為“ On”即可。因此，在每個(gè)物理網(wǎng)段兩個(gè)終端站點(diǎn)上的插頭需要將網(wǎng)線連接在進(jìn)線口“ 111，同時(shí)將終端電阻設(shè)置為“ On”，而位于網(wǎng)段中間的站點(diǎn)需要依次將網(wǎng)線連接在迸線口“ In和出線口“ Out”，同時(shí)將終端電阻設(shè)置為“ Off” 如圖 38所示 [28]。 圖 38 PROFIBUS插頭的連接和設(shè)置 PROFIBUSDP 系統(tǒng)的總線訪問控制 本文根據(jù)所述的紙機(jī)傳動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能要求，采用三層結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，在該類系統(tǒng)中，控制裝置完成控制系統(tǒng)的基本控制運(yùn)算，并實(shí)現(xiàn)下層的協(xié)調(diào)和控制功能。除了現(xiàn)場總線用于連接控制裝置和現(xiàn)場總線設(shè)備外，還設(shè)置了高速通信網(wǎng)，用于連接控制裝置和操作 管理裝置，例如使用高速以太網(wǎng)。 PROFIBUSDP 系統(tǒng)組成 PROFIBUS— DP系統(tǒng)的設(shè)備由主站 (包括 l類主站和 2類主站的主動站 )和從站 (被動站 )兩部分組成，主 /從站可選用的地址為 ，并以統(tǒng)一的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的編制。主站可以主動的去獲取總線訪問的控制權(quán)限 (令牌 )，在獲得令牌后主站就可以占用總線，并能對報(bào)文進(jìn)行傳輸，而從站只能被動的去應(yīng)答所要接受的報(bào)文以及在收到主站的請求后進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。 (1)1類主站 23 1類主站 (簡稱 DPMI)是 PROFIBUSDP系統(tǒng)的中央控制單元， DPM1具有 對總線的數(shù)據(jù)進(jìn)行通信的管理以及對其進(jìn)行相應(yīng)的控制，還可以循環(huán)地與分布式的站 (如從站 )在預(yù)先設(shè)定好的定的周期內(nèi)交換數(shù)據(jù)信息。為了能夠使數(shù)據(jù)在輸入輸出時(shí)達(dá)到同步的目的， DPM1通過運(yùn)行 Global _Control(全局控制 )的命令通知各個(gè) DP從站，以使 DP從站得到 DPM1的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，而從站只能被動的接收 DPM1發(fā)送的參數(shù)，并被 DPM1讀取其從站故障診斷的信息?？梢宰鰹?1類主站的設(shè)備有類似帶 DP接口的如 CPU315— 2DP和 CPU313C2DP等PLC；在未帶有 DP接口的 PLC上面配置能夠處理通信的硬件等 具有 DP主站功能設(shè)備；遠(yuǎn)程工作站模塊 (如 ET200/ET200M) [25] [29]。 (2)2類主站 在 PROFIBUSDP的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中具有可以對通信程序進(jìn)行編程并適時(shí)的做出診斷和管理的設(shè)備稱為 2類主站 (DPM2)。 2類主站的功能多于 l類主站的功能，當(dāng)它與 l類主站連接通信的時(shí)候，可以讀取網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的輸入與輸出的數(shù)據(jù)，并能夠根據(jù)系統(tǒng)的需要分配心的總線地址，目前可以做為 2類主站的設(shè)備主要有以 PC作為其硬件平臺的 2類 DP主站和各類操作員面板 /觸摸屏 (OP/TP)。 (3)DP從站 在功能上具有只能同與它進(jìn)行 組態(tài)的 DP主站進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信，同時(shí)對所輸入、輸出的信息進(jìn)行采集、發(fā)送，并能夠把本站的診斷、過程中斷信息報(bào)告給該主站的外圍設(shè)備稱為 DP從站，比如西門子的分布式 I/O設(shè)備 ET200X，因它有 PROFIBUSDP通信接口，所以可以做為 DP網(wǎng)絡(luò)的從站，以及其他具有 DP接口的現(xiàn)場設(shè)備。 PROFIBUSDP 系統(tǒng)的總線訪問控制 要使 PROFIBUS． DP系統(tǒng)具有總線訪問控制的功能則必須要滿足兩個(gè)條件：一是在預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間范圍內(nèi)，要能夠使總線主站的節(jié)點(diǎn)獲得機(jī)會去處理其所進(jìn)行的通信任務(wù)；二是要以盡可能少的 協(xié)議去快速的處理主從間的數(shù)據(jù) [23] [30]。 在 PROFIBUSDP系統(tǒng)中，主站間通過誰先獲得令牌的控制方式去對總線進(jìn)行訪問，主從站間通過主從的控制方式使得主站擁有訪問總線的權(quán)限，而從站只能在被主站要求時(shí)才有權(quán)限對總線進(jìn)行訪問，在系統(tǒng)中主從站的節(jié)點(diǎn)在總線上僅有唯一的一個(gè)地址。就總線訪問的控制方式而言，在 DP系統(tǒng)中所允許的配置有純主．主系統(tǒng)、純主 從系統(tǒng)和 24 混合系統(tǒng)。 (1)令牌傳遞過程 在令牌傳遞的過程中，當(dāng)主站擁有了令牌就擁有了訪問總線的權(quán)限，并可以按照節(jié)點(diǎn)地址的順序以令牌幀的形式傳遞給下一個(gè)主站。 在系統(tǒng)未進(jìn)行任何參數(shù)設(shè)置以及未編程的時(shí)候總線進(jìn)行啟動，并通過辨認(rèn)主站地址的方式來建立相應(yīng)的令牌環(huán)對總線進(jìn)行訪問控制，以及把主站地址存放在活動主站表 (記錄系統(tǒng)中所有主站地址 )中。當(dāng)系統(tǒng)正常工作運(yùn)行時(shí)，為了不影響數(shù)據(jù)在總線上的通信，可以通過修改活動主站表中的信息在令牌環(huán)中配置新的主站或者去掉令牌環(huán)中發(fā)生故障的主站，其傳遞過程如圖 39所示。 總線主站（3類） 地址6主站（2類） 地址3主站（1類） 地址1 圖 39純主一主系統(tǒng)中令牌傳遞的過程 (2)主一從數(shù)據(jù)的通信過程 在 DP總線系統(tǒng)中僅含有只有一個(gè)主站的邏輯令 牌環(huán)同時(shí)又有數(shù)個(gè)從站的系統(tǒng)稱為純主 從系統(tǒng)。在主 從數(shù)據(jù)通信的過程中，主站需要獲得相應(yīng)的令牌才可以對 其所控制的從站設(shè)備進(jìn)行訪問，以及主動的發(fā)起與從站進(jìn)行通信的請求 。 PROFIBUSDP 系統(tǒng)的工作過程 本文以多主從站組成的 PROFIBUS． DP系統(tǒng)為例介紹其工作過程，如圖 310所示，該系統(tǒng)包括： 2個(gè) 1類主站、 1個(gè) 2類主站、和 4個(gè)從站， 2和 4號從站受控于 l號主站， 5和 9號從站受控于 6號主站，在獲取令牌后，主站才可以對相應(yīng)的從站進(jìn)行交換數(shù)據(jù)， 2類主站通過對用戶的設(shè)置來管理和監(jiān)控 l類主站或從站嘲。上述 系統(tǒng)的搭建可以通過西門子組 25 態(tài)軟件 Step7組態(tài)而成，這里通過 l類主站和從站的通信來介紹其工作過程。 從站 地址 9從站地址5 從站 地址 4只能從站 地址 2主站（1類 ） 地址 12類主 站 地址 3主站（1類 ） 地址 6邏輯令牌環(huán) 圖 310 ProfibusDP系統(tǒng)實(shí)例 為了使主從站可以自檢，待上電后需要使其處于 Offline狀態(tài)，然后把相應(yīng)的總線參數(shù)集和診斷響應(yīng)信息分別加載到主站和從站上，當(dāng)初始化主從站的參數(shù)后，主站就可以立即執(zhí)行監(jiān)聽總線的令牌并可以對從站設(shè)置相關(guān)的參數(shù)。接下來按照主從站的設(shè)置建立總線的令牌環(huán)，并對主從站的通信進(jìn)行初始化處理，待以上程序處理完畢后就可以 對用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行正常的通信，其具體的工作過程如圖 311所示。 基于 PROFIBUSDP的紙機(jī)電氣傳動數(shù)據(jù)的傳輸 根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)場總線在造紙行業(yè)中的應(yīng)用情況和 Profibus總線應(yīng)用技術(shù)的特點(diǎn)，以及控制設(shè)備對總線協(xié)議的支持狀況，紙機(jī)傳動控制系統(tǒng)選用德國西門子公司倡導(dǎo) Profibus總線協(xié)議，從底層 (傳感器 /執(zhí)行器級 )到中層 (單元級 )的分布式及數(shù)字現(xiàn)場可編程控制器都可以通過該協(xié)議進(jìn)行各自的連網(wǎng) 【 9】【 12】 。 本系統(tǒng)的傳動裝置通過 ProfibusDP實(shí)現(xiàn) PLC與變頻器的數(shù)據(jù)通信，并通過 RS485串行通 信接口以 9． 6kbit/s12Mbit/s比特率進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程如圖 312所示，數(shù)據(jù)的報(bào)文頭用來對數(shù)據(jù)的功能碼、傳輸長度、奇偶校驗(yàn)、發(fā)送應(yīng)答等內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)定，至今參數(shù)接口和過程數(shù)據(jù)共有 5種結(jié)構(gòu)形式，即 pp0 pp0 pp0 pp0pp05，在對 PLC和變頻器通信方式進(jìn)行配置時(shí)要根據(jù)具體情況對 ppo進(jìn)行選擇。主從站之 26 間數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，系統(tǒng)傳動參數(shù)的設(shè)置如下： P053=3 參數(shù)使能 P918=3 從站地址 =3001 控制字 pzd1 =3002 主給定 pzd2 =968 狀態(tài)字 pzd1 =218 實(shí)際值 pzd2 按照主站規(guī)定的算法，主站與從站循環(huán)地進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)交換。從站用其輸入數(shù)據(jù)應(yīng)答主站發(fā)送輸出 數(shù)據(jù)給從站請求從站診斷從站診斷響應(yīng)確認(rèn)檢查從站通訊接口配置確認(rèn)設(shè)置從站參數(shù)從站診斷響應(yīng)請求從站診斷從站主站主從站間經(jīng)行用戶數(shù)據(jù)交換配置是否 正確？等待主站對其通信接口配置檢查等待主站對其設(shè)置參數(shù)上電主從站間經(jīng)行用戶數(shù)據(jù)交換 檢查從站通信口配置對從站設(shè)置參數(shù)參數(shù)設(shè)置是 否正確？從站是否準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)交換？上電從站是否準(zhǔn)備好？ 圖 311 DP系統(tǒng)的工作過程 27 應(yīng)答發(fā)送 主站 從站 編址 槽號功能號 長度 數(shù)據(jù) 長度 編址 槽號功能號 圖 3一 12主從站間的數(shù)據(jù)讀寫過程 紙機(jī)的電氣傳動控制是一個(gè)較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)， 通過使用簡單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (如字節(jié)、字和雙字 )將不能夠完成紙機(jī)控制系統(tǒng)所要求的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)，而有的 DP主從站則可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，但這類 DP從站需要比較大的的輸入和輸出區(qū)域，所以可以用系統(tǒng) SFCl4“ DRD_DAT” 和 SFCl5“ DPWR DAT” 來訪問這些模塊中連續(xù)的輸 入 \輸出數(shù)據(jù)區(qū)域 [32]。 DP 從站數(shù)據(jù)的讀取 系統(tǒng)功能 SFCl4“ DPRD_DAT” 可以讀取多個(gè) DP標(biāo)準(zhǔn)從站的連續(xù)數(shù)據(jù)，最大長度與 CPU的型號有關(guān)，其參數(shù)見表 33，如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤，則把這些數(shù)據(jù)讀出后存放在參數(shù) RECORD指定的目的數(shù)據(jù)區(qū)，作為地址指針使用的參數(shù) LADDR指向從站中需要讀取的輸入映像區(qū)的起始地址，如果從站的結(jié)構(gòu)是模塊式類型的站則每次只能對一個(gè)模塊進(jìn)行訪問 [25]。 表 33 SFC14“ DPRD_DAT”的參數(shù) 參數(shù) 聲明 數(shù)據(jù)類型 說明 LADDR RECORD RET_VAL IN OUT OUT WORD ANY INT 使用十六進(jìn)制時(shí)才能讀出數(shù)據(jù)的模塊并輸入映像區(qū)的起始地址使用 BYTE數(shù)據(jù)類型才能存放讀取的用戶數(shù)據(jù)的目的數(shù)據(jù)區(qū) SFC 的返回值，執(zhí)行時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤返回故障代碼 。 28 DP 從站數(shù)據(jù)的寫入 系統(tǒng)功能塊 SFCl5“ DPWR_DAT” 把 RECORD指定的連續(xù)數(shù)據(jù)傳送給 DP從站，在傳送數(shù)據(jù)時(shí)需要依據(jù) CPU型號來決定數(shù)據(jù)的長度，且還需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行同步傳輸?shù)模?SFC執(zhí)行結(jié)束時(shí)，寫工作也就結(jié)束， SFCl5“ DPWR_DAT” 的參數(shù)見表 34 [25]。 表 34 SFC15“ DPRD_DAT”的參數(shù) 參數(shù) 聲明 數(shù)據(jù)類型 說明 LADDR RECORD RET_VAL IN OUT OUT WORD ANY INT 使用十六進(jìn)制時(shí)才能讀出數(shù)據(jù)的模塊并輸 入映像區(qū)的起始地址使用 BYTE數(shù)據(jù)類型才能存放讀取的用戶數(shù)據(jù)的目的數(shù)據(jù)區(qū) SFC的返回值，執(zhí)行時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤返回故障代碼。 數(shù)據(jù)通信部分程序編寫 在本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中有一個(gè) S7DP主站 (CPU3152DP)和一個(gè) DP從站 (CPU313C2DP)，主從站通過系統(tǒng)功能 SFCl4和 SFCl5來傳送 I/O數(shù)據(jù)，且從站的連續(xù)輸入和輸出的數(shù)據(jù)區(qū)分別為 10個(gè)字節(jié)長， DP通信的媒介通過連接 CPU上的 DP口或 S7300上的 CP模塊 (CP3425)來完成。 DP主站通過系統(tǒng)功能塊 SFCl5可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，而從 站則通過功能塊 SFCl4將SFCl5發(fā)送的數(shù)據(jù)讀出，并把讀出的數(shù)據(jù)作為其輸入數(shù)據(jù)保存起來 (如圖 3一 13所示 )。本文中把主站數(shù)據(jù)通過 SFCl5發(fā)送并存放在從站中的如下地址： IBl00IB10(QBl00QBl09)[31]。 智能從站主站14 輸入數(shù)據(jù)15 輸出數(shù)據(jù)14 輸入數(shù)據(jù)15 輸出數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)區(qū) 圖 313 DP主從站間的通信 29 對數(shù)據(jù)通信程序的編寫，首先在 STEP7軟件的系統(tǒng)塊中找到 SFCl SFCl5，并在 OB1中調(diào)用，編寫主從站相關(guān)通信程序。 PROFIBUSDP主從站的通信及組態(tài) PROFIBUSDP主從站通信的介紹 PROFIBUSDP在整個(gè) P