Profibus總線(xiàn)技術(shù)在成線(xiàn)液壓機(jī)中的運(yùn)用

1、Profibus總線(xiàn)技術(shù)在成線(xiàn)液壓機(jī)中的應(yīng)用0引言近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，壓力機(jī)設(shè)備也一改傳統(tǒng)的控制方法，在控制方面也應(yīng)用上了可編程序控制器技術(shù)和各種調(diào)速系統(tǒng)，電氣設(shè)備之間的通訊技術(shù)也逐漸得到了廣泛的應(yīng)用，它的出現(xiàn)減少了大量的控制線(xiàn)路的配接，方便了設(shè)備的安裝和維護(hù)。我單位現(xiàn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的大噸位成線(xiàn)液壓機(jī)，其中在給寶鋼設(shè)計(jì)的液壓機(jī)中，主要是通過(guò)西門(mén)子公司的S7-300系列可編程序控制器來(lái)完成整條線(xiàn)的連鎖、順序控制，其中PLCXMT磁柵的數(shù)據(jù)讀取采用的Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制方案。PLC之間的數(shù)據(jù)交換是通過(guò)以太網(wǎng)通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)的，本文就是以多臺(tái)PLC勺通訊，及多根磁柵之間的通訊問(wèn)題為

2、例，簡(jiǎn)要敘述以太網(wǎng)的使用及Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的配置方法。Profibus總線(xiàn)技術(shù)是一種適用于工業(yè)過(guò)程控制的局域網(wǎng)。其原理是利用1根電纜將所有具有統(tǒng)一的通訊協(xié)議和通訊接口的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接。這樣，在設(shè)備層傳播的不再是I/O信號(hào)（440m戚24VDC）而是基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的數(shù)字化信號(hào)，由數(shù)字化通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備與中央通信系統(tǒng)的信息交換，其工作實(shí)質(zhì)有些類(lèi)似于微型計(jì)算機(jī)的US骸口。對(duì)于傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化控制任務(wù)，1個(gè)現(xiàn)場(chǎng)元件對(duì)應(yīng)1個(gè)PLC勺I/O通道，同時(shí)對(duì)應(yīng)l根單獨(dú)的電纜。對(duì)于大型的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，成千上萬(wàn)個(gè)敏感元件、執(zhí)行元件，成捆的電纜，既不便于安裝施工，乂不便于日后的故障檢修。對(duì)于編程人員也

3、比較麻煩：不能方便地修改程序的邏輯地址，導(dǎo)致程序靈活性差，設(shè)備的可操作性差。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,許多傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化，即內(nèi)置CPU6制器，完成諸如線(xiàn)性化、量程轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波甚至回路調(diào)節(jié)等功能。因此，對(duì)于這樣的智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備增加1個(gè)申行數(shù)據(jù)接口（如RS232/RS485HE常方便。有了這樣的接口，控制器就可以按其規(guī)定協(xié)議，通過(guò)申行通信方式（而不是I/O方式）完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控。如果大部分現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都有申行通信接口并具有統(tǒng)一的通信協(xié)議，控制器只需1根電纜就能將分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接，完成對(duì)所有設(shè)備的監(jiān)控?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)就是基于這種思想發(fā)展起來(lái)的。在我國(guó)這一技術(shù)也隨著國(guó)外大量成

4、套設(shè)備的引進(jìn)而日漸被廣大用戶(hù)所了解，某些大型生產(chǎn)線(xiàn)也開(kāi)始逐漸采用這一通訊技術(shù)。在這種系統(tǒng)中，AS-ICONTROLLER接在Profibus中，用以與CP成換信息。同時(shí)，利用自帶的接口，連接現(xiàn)場(chǎng)的敏感器、執(zhí)行器。所有這些元件都申接在AS-I總線(xiàn)中。這種接線(xiàn)方式，不僅省去了大量的電纜，提高了安裝施工速度，更重要的是它為日后的故障排除和維護(hù)提供了極大的方便。因?yàn)樗械默F(xiàn)場(chǎng)元件都是用2根電纜“申接”在一起的。正是這些先進(jìn)技術(shù)的采用,使拉斯科粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)磚生產(chǎn)線(xiàn)具有許多有利于用戶(hù)的優(yōu)點(diǎn)：(1) 安裝周期短設(shè)備安裝的大部分工作在電氣部分。因此，電氣部分安裝的快慢，直接影響安裝周期的長(zhǎng)短。拉斯科采用的Pro

5、fibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，用2根電纜代替了傳統(tǒng)模式下的成捆電纜，大大縮短安裝周期。實(shí)踐證明，采用Profibus的控制系統(tǒng)，其安裝時(shí)間、維修時(shí)間、維修成本比普通中央集成系統(tǒng)可節(jié)省40%。(2) 故障排除快所有現(xiàn)場(chǎng)部件的連接均是通過(guò)2根電纜完成，因此，對(duì)于故障的檢修與排除能快速完成。同時(shí)，因?yàn)樵紟в袠?biāo)準(zhǔn)接口，更換元件簡(jiǎn)單。(3) 故障自診斷功能Profibus的應(yīng)用，使拉斯科制磚生產(chǎn)線(xiàn)的故障自診斷變得十分容易。對(duì)于設(shè)備的每1個(gè)獨(dú)立硬件，都有1個(gè)單獨(dú)的I/O通道。也就是說(shuō)，不管哪一個(gè)硬件發(fā)生故障，在程序中都能體現(xiàn)出來(lái)，然后反映在操作員面板上，使設(shè)備操作人員都能立刻知道故障原因及位置。(4) 遠(yuǎn)程

6、診斷功能通過(guò)1個(gè)中央控制單元的MODEM牛，可以輕易地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷功能(見(jiàn)圖3)。拉斯科的專(zhuān)家能通過(guò)INTERNET對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷、修改設(shè)備工藝等，能夠通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不必再親臨現(xiàn)場(chǎng)，這樣就可以節(jié)省大量的售后開(kāi)支和時(shí)間。(5) 磚高度和密實(shí)度自動(dòng)智能控制正是因?yàn)橛布帕胁贾玫撵`活性，使得軟件的各項(xiàng)功能發(fā)揮到極致。這一點(diǎn)在拉斯科粉煤灰制磚機(jī)上表現(xiàn)得尤為明顯。比如，產(chǎn)品質(zhì)量自動(dòng)智能控制系統(tǒng)，就是軟件和硬件互相協(xié)助工作的典型。也正是這些技術(shù)細(xì)節(jié)，決定了拉斯科制磚機(jī)硬件可以被模仿，但是軟件不能被復(fù)制的壟斷性技術(shù)地位。(6) 低故障率和高智能正是因?yàn)楦嗟挠?jì)算、比較、邏輯等功能拋棄了硬件而采用軟件

7、程序來(lái)完成，從而降低了設(shè)備的整體故障率，并使得很多人性化、智能化功能得以實(shí)現(xiàn)。也正是因?yàn)檐浖δ艿臉O大豐富，設(shè)備的智能化動(dòng)作和運(yùn)行才成為可能。Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)為今后的維護(hù)、檢修等工作帶來(lái)了非常多的便利。作為核心技術(shù)，設(shè)備的控制系統(tǒng)很大程度上決定了設(shè)備性能的優(yōu)越性。正是這些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，使設(shè)備的大多數(shù)功能不再依賴(lài)于硬件，而是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。3Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)在成線(xiàn)液壓機(jī)中的運(yùn)用3.1系統(tǒng)配置該系統(tǒng)以西門(mén)子公司和MT安司的相關(guān)產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)Profibus-DP網(wǎng)中的通訊及控制。其中PLC西門(mén)子公司的SIMATICS7-315-2PN/DP,其中

8、5個(gè)數(shù)字量輸入模塊SM32116點(diǎn)，6個(gè)數(shù)字量輸出模塊SM32216點(diǎn)，模擬量輸入模塊SM3318點(diǎn),模擬量輸出模塊SM3328點(diǎn)，存儲(chǔ)卡MMC512Kb電源模塊PS30710A。包括一個(gè)擴(kuò)展機(jī)架接口模塊。位移傳感器為MT安司R-系列RF®CANBUS線(xiàn)輸出，編程軟件為STEP款件,用于對(duì)S7-300PLC編程和對(duì)Profibus-DP網(wǎng)進(jìn)行組態(tài)和通訊配置。以太網(wǎng)通過(guò)兩個(gè)交換機(jī)連接，并且與PLCi帶的以太網(wǎng)口相連，上位機(jī)也通過(guò)以太網(wǎng)連接。該成線(xiàn)液壓機(jī)共八臺(tái)，共計(jì)八個(gè)相同的CPU每臺(tái)配有兩根磁柵，還配有其它的檢測(cè)元件（壓力傳感器，溫度傳感器，比例閥等。3.2STEP顧目系統(tǒng)組態(tài)及通訊編

9、程（1）使用STEP端程軟件，進(jìn)入HardwareConfigure（硬件配置）完成S7-300PLC硬件組態(tài)；選定S7-315-2PN/DP為主站系統(tǒng)，將MT祝供的MTSMINI.GSD磁柵數(shù)據(jù)庫(kù)）文件導(dǎo)入STEP7勺編程環(huán)境中；在系統(tǒng)PROFIBUS-DP件配置中添加從站MTSRXXXXS定第一個(gè)從站節(jié)點(diǎn)地址為124,同樣再次添加第二個(gè)從站，設(shè)定地址為123,其他磁柵的節(jié)點(diǎn)地址依次向下排列，但是不能重復(fù)，其中由于使用的MTS勺磁柵出廠時(shí)所以的節(jié)點(diǎn)地址已經(jīng)設(shè)置，所以在進(jìn)行配置時(shí)需要通過(guò)CANBUS持編程器去改每根的節(jié)點(diǎn)地址，否則在最后的網(wǎng)絡(luò)通訊時(shí)，BF2總線(xiàn)報(bào)警，而且無(wú)數(shù)據(jù)讀取，所以在配置M

10、T磁柵時(shí)要注意節(jié)點(diǎn)地址的統(tǒng)一性。然后在加入輸入輸出模塊，模擬量模塊等，如下圖:硬件設(shè)置：首先通過(guò)建立現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)總線(xiàn)雙擊MPI/DP并選擇Profibus接口方式，打開(kāi)屆性，如圖所示選擇地址并在屆性中選擇網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型以及傳輸速率：并對(duì)以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)置：對(duì)每個(gè)CP必配一個(gè)IP地址，以保證聯(lián)機(jī)時(shí)IP不沖突，而且在與上位機(jī)連接時(shí)，可以通過(guò)IP地址的不同，分別配對(duì)，以保證一對(duì)一的通訊，設(shè)置如下圖：口imhrFS3C7|皿CM3152«抑/10|醞!5JE5?'|13un翊45:DP&TC2#£:PTgirm7piifiiimi-6DL史tUtm今小口ISit薄性rF忡-KM

11、.LWS/&奇醫(yī)斯正；ffljl!«心Sffi申«U3|imt池艮?anr：1MA|神戲施可】Nrri315-gTt/ir或頃訂固|收.fil：K71i?F.JjHIDvraIDOL±1還有對(duì)MTS!柵的節(jié)點(diǎn)地址進(jìn)行設(shè)置，并選擇子網(wǎng)聯(lián)機(jī)總線(xiàn)，如下圖所示:在所以的硬件組態(tài)結(jié)束后，并保持，點(diǎn)擊所在項(xiàng)目中的以太網(wǎng)或者（連接總線(xiàn)）可以看到所以網(wǎng)絡(luò)上的硬件配置，如下圖所示:硬件配置和設(shè)置完成后，可通過(guò)自動(dòng)分配的地址讀取相關(guān)的數(shù)值，聯(lián)機(jī)時(shí)可通過(guò)上位機(jī)通過(guò)不同的IP地址讀取不同CPU的個(gè)個(gè)參數(shù)，確保工作時(shí)的統(tǒng)一，以保證各個(gè)不同工藝的完成。4現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)發(fā)展趨勢(shì)雖然現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的

12、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一還有種種問(wèn)題，但現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的發(fā)展卻已經(jīng)是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。隨著現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)思想的日益深人人心，以及基丁現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的產(chǎn)品和應(yīng)用的不斷增多，這種新一代控制系統(tǒng)正逐漸浮出水面，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)日益活晰，具體發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。(1)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)是全面數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)這體現(xiàn)在位丁現(xiàn)場(chǎng)的傳感器/執(zhí)行器一級(jí)也全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化，它們彼此之間以及與控制器之間通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)構(gòu)成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的局域網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而連接到上層控制網(wǎng)、管理網(wǎng)甚至互聯(lián)網(wǎng)，形成一個(gè)無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，信息可以在現(xiàn)場(chǎng)、車(chē)間、工廠、公司總部之間自由流動(dòng)。(2) 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向簡(jiǎn)單的方向發(fā)展早期的MAP

13、莫型由7層組成，現(xiàn)在提出了3層、2層結(jié)構(gòu)自動(dòng)化，有的甚至提出l層結(jié)構(gòu)，由以太網(wǎng)一通到底。目前比較達(dá)成共識(shí)的是3層設(shè)備、2層網(wǎng)絡(luò)的3+2結(jié)構(gòu)。3層設(shè)備是位于底層的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如傳感器/執(zhí)行器，以及各種分布式I/O設(shè)備等；位于中間的控制設(shè)備，如PLG工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、專(zhuān)用控制器等；位于上層的是操作設(shè)備，如操作站、工程師站、數(shù)據(jù)服務(wù)器、一般工作站等。2層網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制設(shè)備之間的控制網(wǎng)，以及控制設(shè)備與操作設(shè)備之間的管理網(wǎng)。(3) 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)大量采用成熟、開(kāi)放、通用的技術(shù)如在管理網(wǎng)的通信協(xié)議上，越來(lái)越多的企業(yè)采用最流行的TCP/IP協(xié)議加以太網(wǎng)，操作設(shè)備一般采用工業(yè)PC機(jī)甚至普通PC機(jī)，控制設(shè)備則采用標(biāo)準(zhǔn)的PLC或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等，而控制網(wǎng)絡(luò)就是各種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的應(yīng)