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        PROFIBUS—DP總線在變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

        2015-05-30 19:46:11王光梅
        中國新通信 2015年4期
        關(guān)鍵詞:可編程控制器

        王光梅

        【摘要】 本文研究設(shè)計了一套采用西門子S7-200/300系列 PLC與變頻器和交流變頻調(diào)速裝置組成的變頻調(diào)速系統(tǒng),并對該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、硬件組成、軟件設(shè)計及程序編寫進行了詳細的論述。該系統(tǒng)基于PROFIBUS-DP總線的主從結(jié)構(gòu)控制能夠?qū)崿F(xiàn)主站對智能從站的實時監(jiān)控,成功完成了系統(tǒng)的控制要求。

        【關(guān)鍵詞】 PROFIBUS-DP 可編程控制器 變頻調(diào)速一、研究的背景

        目前,變頻器的控制大多是外部控制模式,以繼電器吸合/斷開和模擬電壓輸入作為變頻器外部控制回路的輸入信號,導(dǎo)致變頻器控制系統(tǒng)布線增多,過多的繼電器降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,增加了系統(tǒng)的故障率。為了減少布線成本和降低故障率,可以利用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng),僅需一根電纜就可以控制多臺變頻器的運行。通過網(wǎng)絡(luò)通訊進行數(shù)據(jù)交換的方式越來越普遍,以PLC作為企業(yè)自動化控制的中心樞紐,在設(shè)備的自動化方面已經(jīng)不可缺少,PLC與變頻器通過PROFIBUS DP網(wǎng)線實現(xiàn)通訊功能,為自動化程度的發(fā)展向前邁了一大步。

        二、研究的意義

        通過利用可編程控制器 PLC與現(xiàn)場總線的通信來控制變頻器。使其在工業(yè)控制中完全依靠編程就能夠控制現(xiàn)場的設(shè)備。以實現(xiàn)真正的工業(yè)自動化控制。這種控制方式初步形成了變頻調(diào)速系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信,對未來工業(yè)控制的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。變頻調(diào)速系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組建與通信的方法以其優(yōu)越的性能在實際的工業(yè)控制中必將得到廣泛的應(yīng)用。

        三、未來的方向

        交流變頻調(diào)速技術(shù)是強弱電混合、機電一體的綜合性技術(shù),既要處理巨大電能的轉(zhuǎn)換(整流、逆變),又要處理信息的收集、變換和傳輸,因此它的共性技術(shù)必定分成功率和控制兩大部分。

        前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題和新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)問題,后者要解決(基于現(xiàn)代控制理論的控制策略和智能控制策略)的硬、軟件開發(fā)問題(在目前狀況下主要全數(shù)字控制技術(shù))。

        四、系統(tǒng)描述

        在每個PROFIBUS-DP子網(wǎng)下面,分別用SIMOVERT MASTERDRIVES Vector Control 6SE70變頻器(以下簡稱6SE70) 控制1臺交流電機,用SIMOREG DC-Mater 6RA70整流裝置(以下簡稱6RA70)控制1臺直流電機,用來模擬工業(yè)自動化系統(tǒng)里的現(xiàn)場級傳動設(shè)備。用SIMATIC S7-300 PLC(以下簡稱PLC)通過Profibus通訊,控制現(xiàn)場級各電機的啟動、停止、速度給定等,同時讀取回來現(xiàn)場級各電機的運行狀態(tài)、速度實際值、電流實際值等信息。

        五、網(wǎng)絡(luò)配置圖描述

        整套系統(tǒng)由5個PROFIBUS-DP(現(xiàn)場總線)子網(wǎng)與1個MPI(多點接口)網(wǎng)構(gòu)成。每個PROFIBUS-DP子網(wǎng)由西門子S7-300PLC(具有PROFIBUS-DP通訊口)作DP主站,其下面有2個Drive(裝有Profibus通訊模板CBP2)從站,可實現(xiàn)PLC對現(xiàn)場Drive的監(jiān)控。

        六、軟硬件主要組成

        組成該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要軟硬件有:1)西門子SIMOVERT MASTERDRIVES Vector Control 6SE70變頻器(5臺),安裝有CBP2通訊模板2)西門子SIMOREG DC-Mater 6RA70整流裝置(5臺),安裝有CBP2通訊模板。

        七、現(xiàn)場級傳動裝置

        本例規(guī)定:將PLC的DP總線地址定義為2,6SE70的DP總線地址定義為3,6RA70的DP總線地址定義為4。PLC以1.5Mbps的傳輸速率,各向6SE70及6RA70發(fā)送6個字的過程數(shù)據(jù),各從6SE70及6RA70接收6個字的過程數(shù)據(jù)。

        ● 在Step7中創(chuàng)建功能FC101(PLC<==>6RA70),在Step7中對PZD讀寫時,需要調(diào)用系統(tǒng)功能SFC14和SFC15,SFC14(“DPRD_DAT”)用于讀Profibus從站的數(shù)據(jù),SFC15(“DPWR_DAT”)用于將數(shù)據(jù)寫入Profibus從站,其中W#16#100(即256)和W#16#10C(即268)是6SE70和6RA70硬件組態(tài)時PZD的起始地址。

        ● 在Step7中創(chuàng)建功能FC2(16384<==>100%)。由于西門子傳動裝置規(guī)定,其內(nèi)部模擬量的傳輸都是整數(shù)的,整數(shù)16384對應(yīng)于100%,

        ● 在Step7中創(chuàng)建功能FC1(主聯(lián)鎖)。主要完成系統(tǒng)的合分閘、急停故障、故障復(fù)位、開停車、速度給定切換等基本聯(lián)鎖控制。

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