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PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線技術(shù)在野戰(zhàn)光纜生產(chǎn)線主動放線絞籠中的應(yīng)用

時間:2009-05-02 22:00:54來源:huanglj

導(dǎo)語:?主要介紹了由S7—300 PLC、DANFOSS VLT 5000系列變頻器基于PROFIBU-DP現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)的野戰(zhàn)光纜生產(chǎn)線主動放線絞籠的電氣控制系統(tǒng)
摘要:主要介紹了由S7—300 PLC、DANFOSS VLT 5000系列變頻器基于PROFIBU DP現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)的野戰(zhàn)光纜生產(chǎn)線主動放線絞籠的電氣控制系統(tǒng),包括用PROFIBU DP現(xiàn)場總線技術(shù)控制VLT 5000的方法,控制系統(tǒng)中的參數(shù)設(shè)置,數(shù)據(jù)類型以及應(yīng)用STEP 7組態(tài)PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的過程和STEP 7軟件編程設(shè)計。 關(guān)鍵詞: PROFIBU DP現(xiàn)場總線;VI 5000系列變頻器;PLC;主動放線絞籠 1 引言   隨著通信事業(yè)的發(fā)展,光纖光纜已經(jīng)進(jìn)入有線通信的各個領(lǐng)域,包括郵電通信、廣播通信、電力通信和軍事通信等領(lǐng)域。光纜的結(jié)構(gòu)總是隨著光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和使用環(huán)境的要求而發(fā)展,不同的場合、不同的要求造成了光纜多結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢。由于特殊的野外環(huán)境,對野戰(zhàn)光纜的要求與室外光纜有著很大的不同。它不僅應(yīng)具有一定的抗拉強度,還應(yīng)具有直徑小、柔軟、易彎曲和阻燃的特點。當(dāng)緊包光纖數(shù)量較多或外徑較大時,為使光纜具有較好的彎曲性能,必須使緊包光纖以單螺旋方式絞合。   為了適應(yīng)這種特殊的絞合方式,野戰(zhàn)光纜的生產(chǎn)需采用專用生產(chǎn)線。如何在緊包光纖絞籠、緊包光纖放線單元退扭的同時以恒定的張力放出光纖,是整條生產(chǎn)線的關(guān)鍵工藝之一。因為緊包光纖的張力大小會影響光纖的傳輸性能。張力過小,緊包光纖會淌線;張力過大,則有可能將緊包光纖拉壞。故主動放線絞籠恒張力控制的設(shè)計是整條生產(chǎn)線設(shè)計的重點。為此我們設(shè)計將張力傳感器傳送的電壓信號送給變頻器,再通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線傳送給PI C,利用PI C內(nèi)部的PID過程控制模塊進(jìn)行調(diào)節(jié),之后將控制信號送給變頻器。這樣做的好處是:1)PLC內(nèi)部的PID過程控制模塊性能比較優(yōu)越,能夠更好地控制張力。2)即使出現(xiàn)故障(通信故障、PLC系統(tǒng)故障等),也可以利用DANFOSS變頻器自帶的PID過程控制模塊使生產(chǎn)繼續(xù)進(jìn)行。 2 PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線的選擇   現(xiàn)場總線的出現(xiàn)和發(fā)展給工業(yè)控制領(lǐng)域帶來一次革命性的突破。現(xiàn)場總線技術(shù)已成為世界自動化技術(shù)的熱點,在我國工業(yè)自動化系統(tǒng)中受到極大關(guān)注并得到大力推廣。PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線技術(shù)是一種低成本通信技術(shù),用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/O模塊的通信,具有極好的抗電磁干擾性。使用PROFIBU~DP現(xiàn)場總線技術(shù),可取代現(xiàn)場的24 V或0~20 mA的并行信號傳輸技術(shù)。由于西門子公司對PROFIBU~DP現(xiàn)場總線技術(shù)的大力推廣,PROFIBUS產(chǎn)品已被世界市場普遍接受。   丹佛斯公司的VLT系列變頻器配備有專門的PRClFIBUS-DP通信網(wǎng)卡,以便實現(xiàn)變頻器與PLC之間的現(xiàn)場通信。下面以VLT 5000系列變頻器為例,詳細(xì)介紹PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 P  ROFIBusDP現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計如圖1所示。整個控制系統(tǒng)由1臺上位機、1臺PRCIFIBUS-DP主站和8臺PROFIBUS—DP從站及其它現(xiàn)場設(shè)備組成。我們使用西門子公司的S7系列PLC,它具有高速、多功能、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、系統(tǒng)組織靈活、可靠性高以及維護(hù)方便等特點。PLC的I/O模塊出現(xiàn)故障時,只需要調(diào)換有故障的模塊,不需長時間停產(chǎn)進(jìn)行設(shè)備維修,因此特別適合當(dāng)前薏爭日益激烈的光纜市場 網(wǎng)絡(luò)化和強化的通信能力也是該PI C的一個重要持點。
3.1 系統(tǒng)主站   PROFIBUS-DP系統(tǒng)的主站是SIMATIC S7—300PLC模塊,采用西門子公司推出的CPU 315—2DP。它不僅集成了MPI通信I:l,還集成了PROFIBUSDP現(xiàn)場總線通信ISl,具有強大的數(shù)據(jù)處理能力。通過網(wǎng)絡(luò)將控制命令和給定速度傳給各變頓器,將各變頻器的啟動停止?fàn)顟B(tài)、運行頻率、模擬量輸入、電流和電壓等信息采集回來進(jìn)行處理。 3.2 系統(tǒng)從站   作為PROFIBUS—DP系統(tǒng)的從站.DANFOSSVI T 5000系列變頻器實時響應(yīng)主站發(fā)出的各種命令,直接控制現(xiàn)場設(shè)備(變頻電動機),同時實時檢測和反饋電機的運行狀態(tài)。DANFOSS VI T變頻器具有優(yōu)越的計算處理性能,故采用VI T 5000系列變頻器。它通過PROFIBUS-DP通信網(wǎng)卡連接到現(xiàn)場總線網(wǎng)。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 4.1 應(yīng)用STEP 7組態(tài)的PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)   首先要安裝DP V1設(shè)備所需要的VLT 5000GSD文件。我們采用S7—300編程工具STEP 7完成硬件組態(tài)。在STEP 7的硬件中將CPU 315—2DP作為系統(tǒng)的主站,然后添加VLT 5000作為系統(tǒng)的從站,共添加8個變頻器從站,分別將它們的通信地址設(shè)置為5~12,每個從站插入PPO的模塊類型為6。PPO即參數(shù)過程數(shù)據(jù)對象,其類型如表1所示。
  其中,PCA為參數(shù)特征;IND表示索引;PVA表示參數(shù)變量;CTW 為控制字;sTw 為狀態(tài)字;MRV表示主要參考變量;MAV表示主要實際變量(實際輸出頻率);PCD表示參數(shù)過程數(shù)據(jù)。   這里選用的PPO的模塊類型為6,通信存儲區(qū)為8個字節(jié),即CTW/STW(1~2)、MRV/MAV(3~4)、PCD3(5~6)、PCD4(7~8)。其中,在PCD3、PCD4中可以定義我們想要的參數(shù)變量。插入PPO模塊類型6以后系統(tǒng)會自動給各個從站分配輸入輸出地址。例如,第一個變頻器從站分配的輸入輸出地址為256~263,第二個從站分配的輸入輸出地址則為264~271,依次向下分配給八個從站。 4.2 變頻器中PROFIBUS—DP參數(shù)值的設(shè)定   PROFIBUS-DP通信網(wǎng)卡插入VLT 5000變頻器以后,變頻器會多出一部分參數(shù)選項,這些選項專為PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線提供。首先要使變頻器中的PPO模塊類型與所組態(tài)中插入的PPO模塊類型保持一致(設(shè)定參數(shù)P904為PPO模塊類型6),然后確定從站變頻器的地址,使從站的地址與所組態(tài)的地址保持一致(設(shè)定參數(shù)P918)。其次選定電報行規(guī)準(zhǔn)許的控制字的FIELDBUS PROFII (現(xiàn)場總線行規(guī))和FC DRIVE(FC變頻器行規(guī))。我們這里選用的是FC DRIVE。最后定義PCD過程數(shù)據(jù)對應(yīng)的參數(shù)值,讀寫的PCD值在P915(寫入過程參數(shù)數(shù)據(jù))和P916(讀取過程參數(shù)數(shù)據(jù))設(shè)定。   做完以上工作之后,變頻器中的PROFIBUS—DP參數(shù)已經(jīng)基本設(shè)定好了。 4.3 軟件編程設(shè)計   在主動放線絞籠中,張力傳感器接在VI T 5000變頻器上,模擬輸入端子為54號。讀取張力傳感器送來的模擬電壓信號,并且運用S7—300 PLC內(nèi)部的PID過程控制模塊進(jìn)行運算并將控制信號送給變頻器。   用STEP 7對PCD讀寫參數(shù)時,調(diào)用SFC14、SFC15兩個系統(tǒng)功能模塊。其中SFC14(“DPRD—DAT”)用于讀取PROFIBU DP從站的數(shù)據(jù)。如果在數(shù)據(jù)傳送期間沒有出現(xiàn)錯誤,則已讀取的數(shù)據(jù)將被輸入到有RECORD標(biāo)識的目標(biāo)區(qū)域中,其目標(biāo)區(qū)域的長度必須與用STEP 7選定的模塊的長度相同。SFC15(“DPWR—DAT”)用于將數(shù)據(jù)寫入PRCIFIBUS從站,利用SFC15可以將RECORD中的數(shù)據(jù)一致地傳送到已尋址的DP標(biāo)準(zhǔn)從站。數(shù)據(jù)是同步傳送的,既完成了SFC,也完成了作業(yè)。其源區(qū)域的長度必須與用STEP 7選定的模塊組態(tài)的長度相同。主要的梯形圖如圖2和圖3所示。
  如圖2所示,將047F Hex送到DB1.DBW32,即寫入控制字,047F為電機的啟動信號。
  圖3所示為讀寫PCD參數(shù)值的梯形圖,即寫入控制字,然后從中讀取現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài),包括啟動停止?fàn)顟B(tài)、模擬信號輸入的給定大小和電機電流等。100H為硬件組態(tài)時從第一個從站讀寫數(shù)據(jù)的地址。讀取從站的數(shù)據(jù)到目標(biāo)區(qū)域中,即存放在DB1.DBW32~DB1.DBW39中。DB1.DBW32為接收到的狀態(tài)字,DB1.DBW36為接收到的模擬輸入電壓值。DBW36就是需要進(jìn)行PID處理計算的值。   PIC內(nèi)部有PID算法控制器,可以調(diào)用FB41“CONT.C”模塊來實現(xiàn)連續(xù)控制。把模擬信號輸入值送到過程變量輸入端(PV.IN),確定內(nèi)部設(shè)定值(SP.INT),調(diào)整積分時間和比例系數(shù)進(jìn)行運算處理。最后把運算得到的控制變量通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線傳送到變頻器中,即完成整個系統(tǒng)控制。 5 結(jié)束語   現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)可以對變頻器實現(xiàn)群控,降低了故障率,提高了信號傳輸?shù)目煽啃院途?,并且具有安裝簡單、維護(hù)簡單和維護(hù)量小的優(yōu)點。因此該系統(tǒng)在世界工業(yè)自動化系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。PROFIBUSDP現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用于主動放線絞籠中能夠滿足生產(chǎn)線的各項功能要求,而且由于通信方式的實現(xiàn),可以減少設(shè)備的生產(chǎn)成本。相信在不久的將來,現(xiàn)場總線技術(shù)在光纖光纜生產(chǎn)線中將得到 參考文獻(xiàn) [1]鄒益仁。馬增良.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā).北京:國防工業(yè)出版社 [2] DANFOSS VLT 5000系列操作說明書 [3]DANFDSS VLT 5000/5000 FLUX/6000 HVAC/8000AQUA PROFIBUS DP Vl OPERATING INSTRUCT10NS

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