【正文】 the establishment of the PLC and inverter PROFIBUSPDP munication to plete the PLC control program inverter speed control system design and all of the control system design. Ke ywords: The alternating current。 關(guān)鍵詞 ： PLC 。該方案建立了過(guò)程運(yùn)行參數(shù)與控制目標(biāo)的準(zhǔn)確定量關(guān)系，既沒(méi)有理論誤差，又避免了多電機(jī)的性能差異及負(fù)載波動(dòng)等對(duì)控制的影響，為實(shí)現(xiàn)造紙機(jī)多電機(jī)高精度同步傳動(dòng)提供了技術(shù)手段。摘要 摘 要 在造紙機(jī)中，同步控制和紙張力控制是造紙機(jī)控制中極為重要的一環(huán)。本文就是以西門(mén)子 S7300 PLC 和基于 PROFIBUSPDP 的 MM440 變頻器組合的控制方案在造紙過(guò)程中實(shí)現(xiàn)多電機(jī)同步傳動(dòng)，提出適于 PLC 控制的、能在紙傳動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)高精度穩(wěn)速控制及恒張力控制的控制方案。 本文所研究的 基于 PROFIBUSPDP 變頻器 造紙機(jī)械控制 系 統(tǒng) 采用 PLC 來(lái)控制變頻器調(diào)速，充分發(fā)揮 PROFIBUSPDP 模塊的 高可靠性、靈活性、通用性、擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò) RS485 傳輸技術(shù)建立 PLC 與變頻器的 PROFIBUSPDP 通訊進(jìn)而完成 PLC 控制變頻器調(diào)速系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和全部的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 。 PROFIBUSP_DP 變頻器Abstract ABSTRACT In the paper machine, synchronous control and paper tension control in paper high precision steady speed control and constant tension control method. Themachine control is a very important link in. This article is based on Siemens S7200PLC and Siemens MM440 converter bined control scheme in the paper_making process multi motor synchronous drive, put forward suitable for PLC control, in the paper the transmission process achieves plan to establish the process parameters and the control goal of accurate quantitative relation, neither theory error, but also avoid the multi motor performance differences and load fluctuation on control effect, for the realization of paper machine with multi high precision synchronous transmission provides technical means。 PLC。 基于 PROFIBUSDP通訊控制的意義 ……………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。最早的同步控制方法有模擬放大器同步控制和電動(dòng)式連鎖同步控制等方式，前者有抗干擾差和漂移等缺陷，而后者有調(diào)整不方便和體積龐大等不足。在紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中，隨著車(chē)速的提高和生產(chǎn)工藝的要求，也逐步地引進(jìn)多電機(jī)同步控制方法，現(xiàn)代紙機(jī)的多分部傳動(dòng)系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通訊同步控制的已經(jīng)占到了 90%以上。另外 PROFIBUS 總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)包括 3 個(gè)方面的內(nèi)容： FMS、 DP、 PA，可以適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。這樣，如果給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入具有現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的接口，不僅可以利用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)來(lái)管理分布的設(shè)備，還可以克服目前普通控制方式的缺點(diǎn)。利用PROFIBUSDP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)使系統(tǒng)各設(shè)備件具有通訊能力，形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時(shí)強(qiáng)大的軟件功能可縮短工程時(shí)間，提高系統(tǒng)的智能化程度，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，并應(yīng)用于大中型紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，降低對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品和軟件的依賴(lài)性 ,加大了造紙行業(yè)中國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)所占的比重 ,提高具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè) 論文 第 2 章 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)分析和總體思路 本文就是以西門(mén)子 S7300 PLC 和 基于 PROFIBUSPDP 的 MM440 變頻器組合的控制方案在造紙過(guò)程中實(shí)現(xiàn)多電機(jī)同步傳動(dòng)，提出適于基于 profibusdp 變頻器通訊控制的、能在紙傳動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)高精度穩(wěn)速控制及恒張力控制的控制方案。 。 紙機(jī)對(duì)電氣傳動(dòng)形同的要求 1) 紙 機(jī)工作速度要有較大的調(diào)節(jié)范圍。 2) 車(chē)速要有較高的穩(wěn)定裕度， 總車(chē)速提升、下降要平穩(wěn)。 3) 速差控制，速比可調(diào)、穩(wěn)定。誤差應(yīng)控制在 %以?xún)?nèi)保持紙張不被拉斷。因此，紙機(jī)各相鄰部分之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)乃俨顏?lái)形成良好的紙頁(yè)。 4) 各分部點(diǎn)具有速度微升微降功能，引紙操作時(shí)的緊紙、松紙功能 。為了方便檢修和清洗干網(wǎng)以及為了各部分的運(yùn)行運(yùn)行工況，各部分應(yīng)有 1550m/min 的可調(diào)爬行速度。 基于 PROFIBUSDP 計(jì)變頻器通訊控制系統(tǒng)設(shè) 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和方法 四臺(tái)電機(jī)速度可以同步升降，也可以微調(diào)， 1電機(jī)微調(diào)其他電機(jī)同步微調(diào)， 2電機(jī)微調(diào) 1不同步微調(diào)，其 他電機(jī)須同步微調(diào)， 3電機(jī)微調(diào) 1和 2不同步微調(diào)， 4電機(jī)同步微調(diào)， 4電機(jī)微調(diào)，其他電機(jī)均不同步微調(diào)。 硬件電路圖 圖 21 造紙電機(jī) 硬件電路圖 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè) 論文 圖 22 主程序流程圖 基于 PROFIBUSDP 計(jì)變頻器通訊控制系統(tǒng)設(shè) 5 第 3 章 變頻器通訊控制 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PROFIBUSPDP 是一種國(guó)際化的開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，即 EN50170 歐洲標(biāo)準(zhǔn)和 IEC61158 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的一部分。 Profibus 由 PROFIBUSPFMS（ Fieldbus Message Specification），PROFIBUSPPA （ Process Automation ）和 ProfibusDP（ Distributive Peripheral）三部分組成。該總線(xiàn)物理層采用 RS485 傳輸方式，傳輸速率可達(dá) 至 12Mbps。可以滿(mǎn)足全數(shù)字交直流調(diào)速系統(tǒng) 對(duì)于時(shí)間快速響應(yīng)要求。 基于 PROFIBUSPDP 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的控制系統(tǒng)與以前的集散型控制系統(tǒng)（ DCS）相比 ,具有很多優(yōu)越性，如： （ 1）采用雙絞線(xiàn)、光纜或無(wú)線(xiàn)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(xiàn)，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。 （ 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(xiàn)已構(gòu)成一種新的全分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。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。 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(xiàn)的組成。 PROFIBUS 總線(xiàn)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)電高等專(zhuān)科學(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。 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)。MM 440 是 MICROMASTER 4 系列變頻器中的頂尖機(jī)型。除了包含有 MM 440 所具有的安裝簡(jiǎn)便和用戶(hù)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)。 圖 31 ProfibusDP 網(wǎng)的總線(xiàn)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)。 在變頻器現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(hù)數(shù)據(jù)和協(xié)議尾。變頻傳動(dòng)概要定義了 5種 PPO 如圖 2所示。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。 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(xiàn)）。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。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(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。 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(lèi)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。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。 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(xiàn)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。 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(chēng)，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 所示。點(diǎn)擊“ Properties” ，彈出如圖 所示窗口，選擇 DP 類(lèi)型，并設(shè)置傳輸速率為 。 在 DP 總線(xiàn)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)。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(lèi)型，因此組態(tài) MM440 的地址分別對(duì)應(yīng)讀寫(xiě) PKW和 PZD 。 圖 36 新建 PROFIBUSDP ② 在彈出窗口中選擇地址為 4，如圖 312 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(xiě)為 QB272~QB279， PZD 寫(xiě)為 QB280~QB283，如圖 314。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