PROFIBUS-DP现场总线在磨床改造中的应用

发布者:火星最新更新时间:2010-09-02 来源: EEWORLD关键字:PROFIBUS-DP  现场总线 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

  0 引言

  宝钢2050 热轧磨辊车间装备的数控轧辊磨床是1988 年从德国WALDR ICH SIEGEN公司引进的。使用至今其控制系统各部件已逐步老化, 不仅故障率高而且性能下降,已经严重影响了轧辊的磨削精度和磨削效率。为了更好地满足轧线对轧辊质量的要求, 对磨床进行了全面改造,在这次改造中使用了目前在工业控制领域使用的PROFIBUS现场总线技术,这一技术的运用使得磨床基础自动化系统更为简洁实用。

  1   PROFIBUS现场总线技术简介

  1.1 PROFIBUS - DP概述

  PROFIBUS是近年较为流行的工业现场总线,也是目前数据传输率较快的一种现场总线,其最高传输速率可达12Mbit/s。PROFIBUS现场总线由PROFI2BUS-FMS(现场总线信息规范)、PROFIBUS-PA(过程自动化)和PROFIBUS-DP(分布式I/O)3个兼容部分组成。其中应用最广泛的是PROFIBUS-DP总线,它是一种高速的设备级网络,主要用于中央控制单元与分散的I/O之间的通信,PROFIBUS-DP现场总线不仅可以取代24VDC或4~20mA信号的传输,而且可以满足交直流调速系统快速响应的时间要求。在这次2050磨床电气改造中所采用的就是 PROFIBUS-DP现场总线。

  1.2 PROFIBUS - DP采用的网络协议及传输技术

  PROFIBUS-DP采用的网络协议是以ISO颁布的OSI标准七层参考模型为基础,所不同的是PROFI2BUS-DP只使用了第一层(物理层)、第二层(数据链路层)和用户接口,第三到七层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能,并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为。

  RS - 485传输是PROF IBUS最常用的一种传输技术。这种技术的基本特征:

  ·网络拓扑: 线性总线, 两端有有源的总线终端电阻。

  ·传输速率: 916 k b it / s~12M bit/ s

  ·介质: 屏蔽双绞电缆, 也可取消屏蔽, 取决于环境条件( EMC) 。

  ·站点数: 每分段32 个站(不带中继) , 可多到127个站(带中继)。

  ·插头连接: 使用9 针D型插头。

  1.3 PROFIBUS - DP的基本硬件配置

  一个典型的PROFIBUS - DP 系统通常由以下三种类型的设备组成:

  (1) 一级DP主站(DPM1 ) : 一级DP主站是中央控制器,它在预定的信息周期内与分散的站(如DP从站) 交换信息。典型的DPM1如PLC或PC。

  (2) 二级DP主站(DPM2 ) : 二级DP主站是编程器、组态设备或操作面板,在DP系统组态操作时使用, 完成系统操作和监视目的。

  (3) DP 从站: DP 从站是进行输入和输出信息采集和发送的外围设备( I/O 设备、驱动器、阀门等)。[page]

  2 改造后磨床数控系统及其组建方法

  2.1 改造后磨床数控系统的结构和硬件配置

  改造后磨床的数控系统采用现场总线技术, 用一根通信电缆代替了大量的I/O电缆, 用数字化的通信代替了4~20mA /24VDC 信号, 用于实现对现场设备的控制和监测。其数控系统的组成结构如图1所示。

  图1 基于PROF IBUS - DP的磨床数控系统结构图

  整个PROFIBUS - DP网络由11个站组成, 其DP主站采用S7 - 400可编程控制器, 该可编程控制器所采用的 CPU 412 - 2DP配备有PROF IBUS - DP通讯端口, 可以组建多达127 个站点的PROF IBUS - DP现场总线网络。其余10个DP从站分别由ILC - 2000数控单元、ET200S分布式I/O 模块以及全数字直流变频器6RA70 和全数字交流驱动器611U 组成, 其中ET200S分布式I/O模块被安装在磨床的工件侧床身、往复台、上刀架和中央液压系统这4个部分。212 用S7 STEP 7软件组建磨床分布式I/O在S7 - 400 中, 不需要为现场总线编写通讯程序, 只要通过STEP 7软件包对DP主站和所有DP从站进行硬件组态, 统一分配地址即可。其基本步骤如下:

  ( 1) 对DP主站进行硬件组态组态时只要从硬件目录表中选择需要的电源模块、CPU模块(注意选择带有PROF IBUS - DP 网络接口的CPU, 例如CPU 412 - 2DP) 、I/O  模块等并将其拖到相应的槽位即可。

  ( 2) 对DP主站系统进行组态首先插入DP主站系统(DPMaster System), 然后从硬件目录中选择需要的从站模块, 用鼠标将其拖放到DP主站系统即可。如果在硬件目录中没有找到所需的模块, 就需要安装该模块所对应的1GSE文件, 该文件包含了从站模块的所有信息。如果作为从站的模块不是SIEMENS产品, 其生产厂家通常会提供该文件。

  ( 3) 设置各站点在PROF IBUS - DP中的地址DP主站和子站的地址可以任意指定, 只要不重复、不超出范围即可。

  由于在上述硬件组态过程中已经解决了网络的通讯问题, 所以在编程时无须考虑通讯问题, 只要象对一台PLC那样对所有I/O地址编程即可。由此可见使用PROFIBUS - DP 现场总线具有“硬件分散, 软件集中”的特点。[page]

  2.3 建立S IEMENS交直流调速器和PROF IBUS -DP之间的通讯

  2.3.1  硬件连接

  在这次磨床改造中使用的SIEMENS 6RA70 直流调速系统和611U交流调速系统都配有专用的PROFI2BUS - DP通讯模块, 能够非常方便地连接到PROFI2BUS - DP网络, 例如CBP模板就是6RA70 和PROFI2BUS - DP连接的通讯模块。硬件连接完成之后, 要使调速系统和PROF IBUS - DP 主站建立起通讯联系还要对调速系统进行一系列的参数设置。

  2.3.2  参数设置

  参数设置中, 最关键的是选择PPO类型, 即定义电文的参数和过程数据部分的字的数量。PROFI2BUS - DP提供了5种PPO类型。一类是无PKW而有2个字或6 个字PZD; 另一类是有PKW 且还有2 个字、6个字或10个字的PZD。如图2 所示。这样分类的目的是为了完成不同的任务, 即PKW 的传输和PZD的传输互不影响, 各自独立工作。PPO的参数部分( PKW) 用于读写参数值, 过程数据部分(PZD)包含了控制字、状态字、给定值和实际反馈值等信息。PPO类型的选择取决于调速系统在整个网络中所要完成的任务。除了设置PPO 类型外, 还需要设置报文的监控时间、PROF IBUS的站点地址等参数。

  图2 5种PPO类型的结构定义

  2.3.3  PROFIBUS - DP通讯模块的状态指示

  完成了参数设定后, 给PLC 和调速系统送电,此时, 6RA70 的PROFIBUS通讯模块(CBP) 上3 个发光管同时闪烁则表示通讯正常。其中红灯表示CBP模块的状态正常; 黄灯表示6RA70 和CBP之间的通讯正常;

  绿灯表示CBP 和PROF IBUS之间的通讯正常。而 611U则有所不同, 只有一个指示灯显示PRO2F

  IBUS通讯模块的工作状态, 该灯熄灭表示通讯模块尚未被激活; 红灯显示表示通讯模块已被激活, 但没有建立通讯, 可能存在故障; 绿灯显示则表示通讯模块已被激活并工作正常。[page]

  2.4 安装调试中需要注意的问题

  2.4.1 PROFIBUS连接器终端电阻的正确设定

  在每一个PROFIBUS - DP站点的连接器上都有一个终端电阻的选择开关。当该站点处于整个PRO2FIBUS网络的起点或终点时, 连接器上的电阻选择开关必须设置在“ON”位置, 而其余的中间站点, 其连接器上的电阻选择开关必须设置在OFF位置。如图3所示。只有这样才能使整个 PROF  IBUS网络正常工作。图4是整个磨床PROF IBUS网络终端电阻的设置图(其中①代表电阻打开, ②代表电阻关闭) 。

  图3 PROF IBUS - DP站点连接器的终端电阻选择

  2.4.2 PROFIBUS网络数据传输速度的合理选择

  PROFIBUS-DP总线的数据传输速度最高可达12Mbit/s。但在实际使用过程中,适当的降低通讯速图4磨床PROFIBUS网络各个终端电阻设置图度,可以减小干扰的影响,提高网络的稳定性。在磨床控制系统中,我们将PROFIBUS网络的传输速度设定在3Mbit/s。从实际使用的效果来看,该速度能够很好地满足数据交换的要求,并且稳定性较好。

  3 结束语

  在这次磨床电气系统改造中, 将PROFIBUS - DP现场总线技术应用于磨床的数控系统中, 使磨床电缆数量和施工量都大为减少, 如果说从继电器控制到PLC控制是一次控制技术的飞跃的话, 那么从集中控制到以PROFIBUS - DP 现场总线为代表的分散控制技术又是一次新的飞跃, 它具有广泛的应用前景。

关键字:PROFIBUS-DP  现场总线 引用地址:PROFIBUS-DP现场总线在磨床改造中的应用

上一篇:Profibus-DP现场总线在水电厂监控中的应用
下一篇:支持3GPP WCDMA R9的TM500移动测试终端

推荐阅读最新更新时间:2024-03-30 22:12

DEVICENET现场总线简介及优点
Devicenet是90年代中期发展起来的一种基于CAN(Controller Area Network)技术的开放型、符合全球工业标准的低成本、高性能的通信网络,最初由美国Rockwell公司开发应用。     Devicenet现已成为国际标准IEC62026-3《低压开关设备和控制设备控制器设备接口》,并已被列为欧洲标准,也是实际上的亚洲和美洲的设备网标准。2002年10月DeviceNet被批准为中国国家标准GB/T18858.3-2002,并于2003.4.1起实施。目前,Devicenet技术属于"开放DeviceNet厂商协会"ODVA组织所有及推广。ODVA在世界范围拥有300多家著名自动化设备厂商的会员(如Rock
[嵌入式]
LonWorks现场总线设备驱动设计与实现
1  引言     新设备及新的接口规范等的不断出现,使得操作系统的设备驱动部分的开发工作层出不穷。我们在基于嵌入式Linux智能控制器的开发中,首先遇到了LonWorks现场总线设备的驱动程序问题。于是我们对Linux的驱动程序实现机制进行了深入研究,并开发了LonWorks现场总线设备的驱动程序。 2  关于LonWorks现场总线     现场总线是一种工业数据总线,是连接智能现场设备和自动化系统的高可靠的数字式、双向传输的通信技术,可方便地构成全数字化的分布式现场控制网络。对于防护工程这种工程轴线长、监控测点分散的系统,特别适合采用现场总线技术构成工程的分布式智能化控制系统。     在各种现场总线中,LonW
[嵌入式]
TURCK现场总线技术在炼铁高炉系统中的应用
一、引言   工业现场总线技术是近几年自动化行业最为关注的技术之一,给各行各业的自动化控制技术带来了一次质的飞跃。   现场总线控制系统(Fieldbus Control System,FCS)是由各种现场仪表通过互连与控制室内人机界面所组成的系统;一个全分散、全数字化、全开放和可互操作的生产过程自动控制系统。它使过程控制领域的自动化装置由DCS向FCS过渡,DDC(直接数字控制)功能将彻底分散到现场,使先进的现场设备管理功能得以实现。现场总线已广泛应用于各个领域,如电力监控、能源管理、自动测试系统等等。   我厂1#高炉生产主要由高炉系统、卷扬系统及槽下部分等构成,生产工艺复杂,分散点多,环境条件特殊,对电气设备的要
[嵌入式]
现场总线温度变送器的原理及应用
  一、引言   信息技术的飞速发展,引起了自动化系统结构的变革,逐步形成了以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。现场总线就是顺应这一形势发展起来的新技术。现场总线是应用在生产现场,在微机化测量控制设备(称为现场总线仪表)之间实现双向串行多节点数字通信系统,也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络,它在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用前景。   目前,在国内可购到的FF(现场总线基金会)现场总线仪表有:罗斯蒙特公司的FF3051压力(压差)变送器、FF3244MV温度变送器、FFDVC50000智能阀门;Smart公司的FFLD302压力(压差)变送器、FFTT302温度变送器、FFFP3
[嵌入式]
火电厂现场总线系统的设计优点
序言       现场总线技术是最近一段时间大家讨论比较多的一项新技术,其实这项技术已经出现十几年了,只不过真正大规模应用到工业生产中还是最近几年的事情。现场总线技术和目前电厂大规模使用的DCS和PLC控制系统相比有许多的优点,可以节省大量的设备开销和维护费用等。虽然现场总线技术目前在电厂应用的还不广泛,但很多人都认为以现场总线为基础的FCS(FIELDBUS CONTROL SYSTEM)将会是下一代控制系统。 一、现场总线的优势       使用现场总线技术可以用一根电缆将多个设备连接起来,同时现场总线所使用的设备都是智能设备,因此现场总线和目前使用的DCS和PLC控制系统相比就具有了许多优点,具体优点归纳如下:    
[嵌入式]
CAN现场总线的计算机与PLC通信
    1 引言   在现代工业中,PLC 之间或PLC 与计算机之间的通信联网应用日益广泛。PLC 的联网功能越来越强。以欧姆龙CP1、CJ1 和CS1 系列PLC 为例,配合使用各种模块,可以支持工业以太网、Controller Link 等现场总线通信联网功能。但是,应用广泛的CPM1A、CPM2A等中小型PLC 的通信联网一般只能采用工业总线的物理层形式(如RS232 或RS485),通信的稳定性与抗干扰能力并不是很强。   本文选用欧姆龙的CPM2A 机型,配合使用RS232-CAN 适配器,实现了计算机与PLC 的通信联网,方法简单, 实用性强。   2 CAN 总线简介   CAN 总线由德国BOSCH 公
[嵌入式]
TS61158现场总线介绍
TS61158 现场总线   现场总线标准由以下部分构成:   PhL:IEC61158-2:1993标准的超集(Superset);   Foundation Fieldbus的超集;   WorldFIP的功能超集;   DLL:IEC TS61158-3,TS61158-4;   Foundation Fieldbus的超集;   WorldFIP的功能超集;   AL:IEC TS61158-5,TS61158-6。   1998年之前,IEC/SC65C只推荐一种类型的现场总线,该总线主要采纳Foundation Fieldbus总线和WorldFIP总线基本技术,并严格按照IEC定义
[模拟电子]
基于现场总线的分布式闸门监控系统
    摘要: 介绍了结合工程实际需要而研制的一种基于现场总线的分布式闸门监控系统,内容包括:监控系统的组成、各部分功能设计、可编程控制器(PLC)程序设计及闸门监控中心软件设计等。     关键词: 水利自动化系统 计算机监控系统 现场总线 PLC 近年来,随着计算机网络技术的飞速发展,现代过程控制系统已从集散控制系统(DCS)向现场控制系统(FCS)发展。现场总线技术使单个分散的现场设备通过总线连接成可以相互沟通信息、共同完成任务的网络系统和控制系统,形成控制功能彻底下放到现场的全分布网络集成式新型控制系统,实现了开放式的通信解决方案,使控制系统结构更趋于智能化、分布化,也使网络系统结构更为扁平化、集成化
[工业控制]
小广播
添点儿料...
无论热点新闻、行业分析、技术干货……
最新测试测量文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved