李明會(huì)

摘要：本文簡(jiǎn)述了PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)，構(gòu)建了PC機(jī)、S7-300 PLC、直流調(diào)速器6RA70與直流電機(jī)組成的基于PROFIBUS-DP總線的控制系統(tǒng)，重點(diǎn)討論了S7-300 PLC與直流調(diào)速器6RA70的通信方式以及PC機(jī)通過OPC服務(wù)器控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的編程實(shí)現(xiàn)方法，并在實(shí)際項(xiàng)目中得到驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：PROFIBUS-DP;PPO類型;OPC服務(wù)器

Aircraft electrical drag system based on PROFIBUS-DP trunk Speed control method

LI Minghui

（Huazhong Mersurement and Control Co. Ltd.，Wuhan Hubei 430223 China）

Abstract：This paper briefly describes the PROFIBUS-DP network trunk technology，constructed a control system based on PROFIBUS-DP trunk composed of PC，S7-300 PLC，DC governor 6RA70 and DC motor. The discussion focuses on the communication method between S7-300 PLC and DC converter 6RA70 and the programming method for PC to control the speed of DC motor through OPC server，and verified in practical projects.

Key words：PROFIBUS-DP，PPO type，OPC server

前言

按照民航總局的要求，所有待研制的飛機(jī)電網(wǎng)系統(tǒng)需通過地面驗(yàn)證試驗(yàn)才能列裝。本文所述的拖動(dòng)系統(tǒng)就是用于飛機(jī)電網(wǎng)地面試驗(yàn)時(shí)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，并根據(jù)GJB 181/181A的要求實(shí)現(xiàn)不同試驗(yàn)條件的轉(zhuǎn)速控制。

直流電動(dòng)機(jī)具有良好的機(jī)械特性，能在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速、起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)，在傳動(dòng)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在控制方面，傳統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用模擬直流調(diào)速系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)粉塵大，由于系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，經(jīng)常造成接觸器輔助觸點(diǎn)接觸不良、插件板內(nèi)部元件及線路灰塵積累產(chǎn)生不完全短路的耦合干擾等故障，控制精度不高，多軸聯(lián)動(dòng)時(shí)不能保證精確同步。

在本文中選用6RA70系列的全數(shù)字直流調(diào)速裝置和西門子S7-300系列小型可編程控制器來完成系統(tǒng)的電傳動(dòng)控制。6RA70的最大優(yōu)點(diǎn)就在于應(yīng)用了基于自由連接技術(shù)的軟件結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中所有的重要的量都以連接器連接選用6RA70系列全數(shù)字直流調(diào)速裝置和西門子S7-300系列小型可編程控制器來完成系統(tǒng)的電傳動(dòng)控制。控制精度高，受環(huán)境的影響和干擾小，能采集到被控制設(shè)備的大量信息，不需要大規(guī)模的IO系統(tǒng)，可以節(jié)省硬件設(shè)備的開銷，能進(jìn)行遠(yuǎn)程的故障診斷并作出立即反應(yīng)。通過兩者的結(jié)合，此系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性和很強(qiáng)的適應(yīng)性。

1.PROFIBUS-DP介紹

PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前工業(yè)控制中應(yīng)用廣泛的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，PROFIBUS -DP 使用物理層，數(shù)據(jù)鏈接層和用戶接口，用于現(xiàn)場(chǎng)層的高速數(shù)據(jù)傳送，PROFIBUS -DP 主要使用主-從方式，主站周期性的與傳動(dòng)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，即主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息?？偩€循環(huán)時(shí)間必須要比主站程序循環(huán)時(shí)間短。此外，PROFIBUS -DP 還提供智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報(bào)警處理及復(fù)雜設(shè)備在運(yùn)行中參數(shù)的確定。

PROFIBUS -DP在本測(cè)控系統(tǒng)中與直流調(diào)速器6RA70以及PLC模塊和人機(jī)界面共同構(gòu)建了工業(yè)控制中的底層硬件系統(tǒng)。該系統(tǒng)控制原理圖如圖1。

拖動(dòng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)和主控PLC通過以太網(wǎng)組成網(wǎng)絡(luò)，主控PLC和拖動(dòng)機(jī)柜通過Profibus-DP總線組成網(wǎng)絡(luò)，其中PLC為主控單元，是主站，需要一直工作，拖動(dòng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)、拖動(dòng)機(jī)柜為從站，可以從主站上獲取數(shù)據(jù)。

PROFIBUS-DP通信協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)文結(jié)構(gòu)分為協(xié)議頭、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和協(xié)議層。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)即可用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱之為參數(shù)過程數(shù)據(jù)對(duì)象PPO，分成不同兩部分分別傳送，包括參數(shù)區(qū)PKW和過程數(shù)據(jù)區(qū)PZD。參數(shù)區(qū)PKW用于讀、寫參數(shù)值。過程數(shù)據(jù)區(qū)包括控制字、設(shè)定值、狀態(tài)字和實(shí)際值。直流調(diào)速器6RA70運(yùn)行時(shí)，只有將速度設(shè)定值和速度實(shí)際值與速度實(shí)際通道連接起來，6RA70才能按照PC機(jī)給定的指令運(yùn)行。6RA70直流調(diào)速器PROFIBUS-DP板（CBP2通訊模板-用來連接驅(qū)動(dòng)裝置和上位自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件）共支持5種PPO類型。下圖為6RA70硬件組態(tài)。

2.CBP2通信模板參數(shù)設(shè)定

由于采用的是PPO5類型的通信方式，定義了10個(gè)PZD字，在寫操作中PZD1作為控制字由PLC寫入從站，PZD2作為設(shè)定值寫入從站。在讀操作中，PLC讀入的PZD1是從站的狀態(tài)字，讀入的PZD2是從站的實(shí)際值。

3.直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制編程過程

在STEP7編程環(huán)境下需要用到系統(tǒng)功能塊SFC14和SFC15。

SFC14是設(shè)計(jì)用于DP主站對(duì)分布式從站讀數(shù)據(jù)的系統(tǒng)功能，SFC14的特點(diǎn)是能同時(shí)連續(xù)讀出大于4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。SFC14帶有形式參數(shù)在調(diào)用SFC14時(shí)要用對(duì)應(yīng)的實(shí)際參數(shù)去替換形式參數(shù)，表1列出了SFC14的形式參數(shù)并說明其含義。

SFC15是設(shè)計(jì)用于DP主站對(duì)分布式從站寫數(shù)據(jù)的系統(tǒng)功能，SFC15的特點(diǎn)是能同時(shí)連續(xù)寫入大于4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。SFC15帶有形式參數(shù)在調(diào)用SFC15時(shí)要用對(duì)應(yīng)的實(shí)際參數(shù)去替換形式參數(shù)，表2列出了SFC15的形式參數(shù)并說明其含義。