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PROFIBUS-DP在S7 PLC与西门子调速器通讯中的应用

摘要:

本文重点阐述了PROFIBUS作为一种广泛应用的现场总线标准,在泰山钢铁几个新建项目传动控制系统中如何采用PROFIBUS-DP实现S7 PLC同西门子调速器进行通讯的。

PROFIBUSProcess Field BUS是一个即简单又便宜并且有较高传送速度 RS485标准的设备。在泰钢冷轧厂酸洗、轧机、平整、重卷纵切四大机组中,PROFIBUS作为一种广泛应用的现场总线标准,起着至关重要的作用。随着智能化调速器的不断发展,其同上位机之间的高速通讯也成为市场的迫切需求。虽然我们可以采用USS协议将PLCSIEMENS调速器连接起来,但是对于大、中型控制系统,它的数据吞吐能力以及协议可靠性已经不能满足要求。因此采用PROFIBUS总线系统实现PLC同调速器的通讯连接,可以极大地提高我们控制系统的档次、稳定性和通用性。

 一、硬件连接

1CBP的安装

CBPMaster系列调速器的PROFIBUS接口板。先将电子箱中的主电子板取出,将LBA总线装入,再将主电子板插回。然后把CBP装在ADB适配板上,插入电子箱并固定。

2PLC的安装

PLC安装方式如下图:

 

3、通讯线路的连接

PROFIBUS的硬件接口为D型九针插头。连接时可采用西门子提供的总线连接器,按下图接线,并在两端打开终端电阻开关。下面是泰钢冷轧平整应用S7-3006RA70的通讯连接示意图:

 

二、参数设置

1、设置调速器参数

在硬件连接完毕后,需要对调速器的以下参数进行设置,以便CBP能够正常工作。

·   设置PPO类型

·   设置报文监控时间

·   设置CBPPROFIBUS站点地址

·   设置CBP的参数使能状态

2、设置PLC参数

CPUDP接口进行参数设置,使其能够参数化CBP

·   PPO

·   CBP站点地址

3、连接诊断

设置完成后,PLC及调速器送电,此时CBP上三个发光管同时闪亮,表示通讯正常。

三、程序编制

1、有关DVAS7

DVAS7是西门子公司为调速器同S7 PLC通讯所提供的S7软件包,它运行于PROFIBUSDP之上,符合欧洲传动产品生产商有关变速传动在DP上应用的协定。它内含参数发送及接收的功能块,以方便编程者调用。

采用DVAS7编制程序,主要组成部分为:DPSEND(参数发送功能块),DPRESV(参数接收功能块),过程参数数据块,通讯参数数据块。通讯功能块需要两个数据块,以便进行过程的参数化和提供通讯参数的存取空间。它们之间的关系如下图所示:

 

2、功能块DPS7S

DPS7S用于向调速器发送通讯数据。它根据PPO的类型以及通讯控制字的内容,自动形成有效数据,并将其送往DP接口。如果此功能块发现参数设置错误,则将错误代码写入过程数据块的两个字节中。

此功能块有三个形参:

DBPA
: 通讯参数数据块代码
SYPA
: 系统参数字在通讯参数数据块中的起始地址
SLPA
: 有效数据在通讯参数数据块中的起始地址

3、功能块DPS7R

DPRESV用于接收调速器发送的通讯数据。它根据PPO的类型以及通讯控制字的内容,读入通讯设备的缓冲区数据,经过变换后,写入数据块。如果此功能块发现参数设置错误,则将错误代码写入过程数据块的一个字节中。

此功能块有三个形参:

DBPA
: 通讯参数数据块代码
SYPA
: 系统参数字在通讯参数数据块中的起始地址
SLPA
: 有效数据在通讯参数数据块中的起始地址

对于上述两个数据块,在程序中至少每个调速器都要调用一次。

4、数据块

1)通讯参数数据块(DBPA

此数据块与参与通讯的调速器数目有关。每个调速器需要5个字,另外数据块本身有四个保留字。

2)过程参数数据块(DBND

此数据块为每一个参与通讯的调速器提供如下通讯接口:

·   同每个调速器相关的通讯数据

·   当前PKW任务的缓冲区

·   PPO有效数据的发送缓冲区

·   PPO有效数据的接收缓冲区

四、PROFIBUS板(CBP2)在6RA70上的启动过程:

1、重要的通讯参数,每个参数的变址1设定为第1块通讯板(第1CB),每个参数的变址2设定为第2块通讯板(第2CB):

-         U712 PPO型,在报文的参数段和过程数据段中定义为字数。

-         U722 过程数据的报文故障时间(0=不激活)                                                            在配置DP-主站时,必须确定是否从站(CB1CBPCBP2)应监视具有主站的报文通讯。

-         P918 总线地址

-         U027 参数化使能(参数值应当通过PROFIBUS来改变时才需要)。

2、主站控制总线上的数据传输,也可以作为有效节点被访问。主站有两种类型:

-         第一类DP主站(DPM1)是一些在固定信息周期内与从站交换数据的中心站。例如:SIMATIC S5SIMATIC S7SIMADYN D

-         2DP主站(DPM2)是编程,配置或控制/显示装置。例如:DriveMonitor,它可以用于在运行中对设备的配置、启动或监视。

           下图给出由CBP2支持的服务和通道:

 

 

 

CPU(第一类主站)

 

MSCY_C1   MSAC_C1

周期型通道  非周期型通道

                                                        DriverMonitor

 

                                                        (第二类主站)

                                                             MSAC_C2非周期型通道

    

 

 

DS100

DS 0

PPO

                                                              

 

      PKW    PZD         诊断          PKW                PKW                PZD

  任务/应答   设定/实际               任务/应答          任务/应答          设定/实际 

 

 

 

 

 

 


 

从站 (如CBP2)仅用于应答接受信息因而作为被动节点

PROFIBUSProcess Field BUS是一个即简单又便宜并且有较高传送速度 RS485标准的设备。PROFIBUS传送速度可在9.6kbaud~12Mbaud范围内选择且当总线系统启动时,所有连到总线上的装置应该被设成相同的速度。总线按令牌方法进行存取。即在一个逻辑环中,激活了的主站取得了在一个确定时间窗口的发送资格。在这个时间窗口内,主站与其他主站或下一级主-从过程中的从站进行通讯。

PROFIBUS-DPDistributed Peripherals)主要使用主-从方式,通常周期性地与传动装置进行数据交换。

对于可变速传动,在PROFIBUS程序文件中,周期型通道MSCY_C1(见上图)的可用数据结构被定义为参数过程数据对象(Parameter Process date Object)(PPO)。这个通道经常称为标准通道。可用数据结构分成不同两部分且能用报文分别传送:

        PZD部分

        过程数据(PZD)部分,包括控制字、设定值、状态字和实际值。

        PKW部分

        参数部分(PKW-参数识别值)用于读、写参数值。

当总线系统启动时,这种用于PROFIBUS主站到寻址传动装置的PPO类型可以被选用。选用那中类型的PPO,取决于在自动化网络中总是一最高优先级进行传送和处理。

如果存在这样的配置,过程数据的连接通过基本装置的连接器或工艺板的参数来实现。

四、结束语:

我们公司已在多个工程项目中采用了用PROFIBUS构成传动控制系统,达到了非常满意的效果。采用这种方式,可以非常经济、有效地解决在传动系统中自动化信息的传递问题,是目前值得大力推广的系统解决方案。

参考文献:

(1) 陈立定 吴玉香 苏开才电气控制与可编程控制器[M] 广州华南理工大学出版社

(2) 谢剑英 贾          微型计算机控制技术[M]    北京  国防工业出版社

(3)  SIMOREG DC Master 6RA70 (系列全数字直流调速装置)使用说明书

(4)  ProfiBus 通讯手册

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