现场总线Profibus在多电机沟通控制系统中的应用.docx

现场总线Profibus在多电机沟通控制系统中的应用现场总线Profibus在多电机沟通控制系统中的应用网络转载导语：随着当代工业的高速开展，多电机沟通控制系统已经被广泛地应用于造纸、化工、钢铁、食品等工业领域，而且形成了各自独特的变频器控制系统1、前言随着当代工业的高速开展，多沟通控制系统已经被广泛地应用于造纸、化工、钢铁、食品等工业领域，而且形成了各自独特的控制系统。在实际运行中，这样的控制系统具有可靠性强、抗干扰率高，但相应的维护费用却随着时日的推移而越来越高。比方，某类型的变频器采用其独特的通讯协议和通讯接口，一旦通讯故障所造成的通讯接口板烧毁将直接导致系统的崩溃，除非购置该型号的通讯接口；同样假如该变频器由于烧毁，亦需要购置同型号的变频器；另外，系统要晋级换代，必须全面更换所有变频器。如此一来，采购费用宏大、备品库存积存等现象将不可防止地存在。本文将引入一种基于现场总线的多电机沟通控制系统，它结合了目前最主流的现场总线技术，并考虑了实际应用的便利性，从总线引入、硬件组构、软件原理三方面出发具体阐述了该多电机沟通控制系统的主要特点。2、现场总线Profibus的引入Profibus，即Processfieldbus，它自1984年开场研制现场总线产品，经过十多年的开发、消费和应用，Profibus已成为欧洲首屈一指的开放式现场总线系统。目前PNOProfibus用户组织已拥有600多个成员，消费近千种产品。Profibus产品在欧洲市场占有率大于40，广泛应用于加工自动化、楼宇自动化、经过自动化、发电与输配电等领域。Profibus以ISO7498为根底，以开放式系统互联网络OSI，Opensysteminterconnection作为参考模型，定义了物理传输特性，总线存取协议和应用功能。Profibus-DP,Profibus-PA和Profibus-FMS构成了Profibus家族。其中Profibus-DPDecentralizedPeriphery是一种高速和廉价的通讯连接，它专门设计为自动控制系统和设备级分散的I/O之间进展通讯使用。使用Profibus-DP模块可取代24伏或者420毫安的串联式信号传输。直接数据链路映像DDLM提供的用户接口，使得对数据链路层的存取变得简单方便，传输可使用RS485传输技术或者光纤媒体。本文介绍的就是DP局部。标准现场总线ProfibusDP的硬件由主设备、从设备、网络网路等三局部组成。其中主设备用以控制总线上的数据传输，且在没有提供外部恳求时发送信息和被受权可访问总线；从设备是相对于主设备而言较为简单的外部设备，且未被受权访问总线；网络网路如传输介质和网络链接器，前者如屏蔽双绞电缆构成电气网络、用塑料或者玻璃纤维光缆构成的光纤网络、或者是基于两种媒介之间由OLM转换的混合网络，后者如RS485总线连接器、RS485总线终端、RS485中继器、光链路模块OLM等。在多电机沟通控制系统中，存在着电机控制点、各沟通变频器分布线长而且分散的特点，采用现场总线技术可以在控制室内和现场操纵台各装设分布式I/O模块，联成总线网络，以数字方式来进展控制数据的串行传输，这样一来，控制系统将具有更佳的抗干扰才能，所提供应变频器的参考值亦比拟准确。3、多电机沟通控制系统的硬件组构图一上是多电机沟通控制系统的硬件联络图。由图中可知，现场总线Profibus的主设备采用了西门子可编程控制器PLCS5，通过IM308接口模块再与Profibus总线联络。做为主设备，PLCS5负责读取悬挂在总线上的所有分布式I/O模块的变频器状态字包括数字量和模拟量，同时进展变频器控制字包括数字量和模拟量的传送。从设备为分布式输入输出模块ET200，每一个ET200从站可以挂接最大至32个的数字量或者模拟量输入输出卡如DI、DO、AI、AO等，并通过对于ET200从站接口卡IM318进展地址DIP设置后即可确认该挂接的I/O卡的地址值。由于ET200从站的远程分布特性，因此在变频器较为集中的地方进展设置相应的从站，并对相关联的变频器进展点对点的连接，详细接线方式如图一下所示。所有的变频器都有I/O接口，包括数字量输入、数字量输出、模拟量输入、模拟量输出。其中数字量输入有正向启动、反向启动、外部故障如电机温升等、点动、使能、设定频率启动等，数字量输出包括变频器运行信号、故障信号、运行频率区间信号、报警信号等；模拟量输入输出必须先进展U/I方式的设定，以确认420mA信号抑或者010V信号，其中模拟量输入主要为设定速度或者频率的参考值，模拟量输出为电流实际值、速度实际值、频率实际值、DC回路电压值等。图一多电机沟通控制系统硬件联络图多电机沟通控制系统的硬件组构相对简单，以可编程控制器为中心，通过Profibus总线依次连接了相关联的ET200从站组，并通过各从站组连接相应的变频器组。其中总线采用电气双绞线路，布线明了；从ET200从站到关联变频器组采用较短的控制线路连接即可。此传输数据方式以串行的数字方式为主、只有在到达变频器时才又采用局部模拟信号，因此丝绝不影响传输数据的可靠性和抗扰性。4、多电机沟通控制系统的软件设计4.1多电机沟通控制系统的软件流程基于现场总线的多电机沟通控制系统的软件设计包括以下几点，如图二上所示：1PLCIM308接口模块的初始化：在现场总线启动前，必须先配置Profibus总线，并分配各个总线站的参数总线上的传输速率、总线的标准一般为DP-Standard、设定故障形式包括诊断设置和诊断地址等。2读取1变频器的状态字和实际值：通过连接在变频器端的ET200从站的I/O端子，通过对远程I/O的操纵，读取变频器的状态字数字量和实际值模拟量。3判定变频器是否处于故障，如故障那么报警存档，否那么根据系统的要求输出模拟量值到连接1变频器端ET200从站的I/O端子，包括控制字和设定值。4重复2、3步骤，依次对2、3、4N变频器进展读写操纵。4.2多电机沟通控制系统的逻辑控制原理逻辑控制是指变频器与其它外部控制信号间实现对特定设备的开启和运行进展逻辑互锁。比方在纸厂对供料泵进展变频控制时，改供料泵开启的必要条件有：1阀门翻开到位；2料罐液位正常；3供料泵密封水正常。假如此3条件缺少任何一个，将不能开启该设备。而该供料泵持续运行的条件，除以上3个条件，尚需增加管路流量、压力正常这一条件，否那么将自动停顿供料泵的运行。逻辑控制的目的是为了保护人身平安、保证设备正常和稳定消费质量，因此在多电机沟通控制中对其进展逻辑互锁的保护是必不可少的一步。4.3变频器的闭环控制原理通常情况下，变频器以开环方式运行，但对于较高的消费要求时，尤其在多电机沟通传动控制中，变频器必须在闭环控制下才能达成消费所需的目的。比方胶片机、冷轧机、造纸机等连续性消费线，闭环控制尤其重要。在图二下图中，变频器是以闭环控制进展工作。其中电流内环转矩控制直接由变频器内部完成，未在本图中注明。图中描绘的是速度控制闭环，从模拟输入信号按照各变频器的讲明书来决定是电流或者电压信号，并且需设置好相应的DIP开关和参数，通过最高和最低频率的限定，即与从速度传感器反应回来经过滤的信号相比后，进入PID控制PID的参数可在变频器参数中整定，再通过斜率发生器包括RAMPONTIME/RAMPDOWNTIME后，直接进入电流环控制电机的输出。如此就构成了变频器的闭环控制。图二多电机沟通控制系统的软件流程5、完毕语通过对本系统的建构，能广泛应用于小型浆纸厂、粉末加工厂、楼宇风泵控制等领域。由于它通过一种开放式、具有IEC标准的现场总线Profibus系统进展组构，因此具有1低柔性的修改和扩展功能；2实现分布式控制，进步系统的响应速度，进步控制精度；3降低系统的不可靠性，增强可维护的功能。