安徽工程大学现场总线大作业

Profibus现场总线通信技术及其应用研究机床主轴运动不可逆调速系统自动化2101摘要:针对不同厂商生产的现场总线设备,以Profibus-DP工控网为基础,探讨了现场总线的拓扑结构,分析了其通信机理和链接方式,并建立了基于PLC的主从站式控制现场总线网络。阐述了实现Profibus-DP变频器控制通信的原理及方法,并结合具体实例介绍了PLC之间以及和变频器的总线通信。关键词:现场总线;Profibus;主站;从站;变频器中图分类号:TN915.05文献标识码:AAnapplicationstudyoftheProfibusfieldbuscommunicationtechnologyAntomation2101Abstract:Theindustrialprocesscommunicationissueisakeyproblemfortheintegrationofanyfieldbuscontrolsystems.ThispaperdiscussesthefieldbusconfigurationandanalyzesitscommunicationprincipleandinterlinkagemodebasedonanindustrialProfibus-DPcontrolnetwork.Thefildbusnetworkisestablishedonthebaseofthemaster-slavecontrolofthePLC.ThepaperalsoexpoundstherealizationoftheprincipleandmethodofcommunicationbymeansofaninverterandProfibus-DP.Keywords:fieldbus;Profibus;master;slave;inverter1引言70年代工业控制仪表统一采用4~20mA的标准信号,但随着信息量的增加,出现了4~20mA传输的瓶颈效应。为了解决这一效应,80年代出现了一种新技术―现场总线(FieldBus),现场总线的技术关键就是把通讯总线一直延伸到现场设备,使许多现场设备(如PLC、智能变送器、变频器)可在同一总线进行双向多信息数字通讯;并且采用国际性现场总线后,可以方便地使用不同厂家生产的控制测量系统相互连接成通讯网络。目前,绝大多数传动设备驱动采用变频驱动控制。但变频器控制大多采用模拟信号连接,使现场信号的连接的工作量大、费用高。鉴于此,本文介绍一种采用PROFIBUS-DP过程现场总线通讯技术的数字连接控制方案,自动化单元和变频器采用不同厂家的产品,分别采用西门子公司的S7-300PLC和ABB公司的ACS627交流变频器,并结合某厂鼓风机高压变频调速系统的项目介绍采用PROFIBUS-DP现场总线技术的变频器通讯原理及实现方法。2Profibus通信原理2.1总线拓扑结构该系统以西门子公司和ABB公司的相关产品阐述全数字交流调速系统在PROFIBUS-DP网中的通讯及控制机理。图1为PROFIBUS-DP网的一种典型配置,其中PLC为西门子公司的SIMATICS7-315-2DP型和S7-200,交流变频器为ACS627型,NPBA-12为与之配套的通讯适配器,上位机中装有STEP7软件,用于对S7-300PLC编程和对PROFIBUS-DP网进行组态和通讯设置。用S7-315-2DP在PROFIBUS-DP网中作为主站(Master)时,可分别带像ACS627变频器从站(Slave)共32个。当然,从站也可以是其他现场智能设备,如S7-200、ET200系列。ACS627型变频器与NPBA-12通讯适配器模块相连,接入PROFIBUS-DP网中作为从站,接受从主站S7-315-2DP来的控制。NPBA-12通讯适配器模块将从PROFIBUS-DP网中接收到的过程数据存入双向RAM中,双向RAM中的每一个字都被编址,在变频器端的双向RAM可通过被编址参数排序,向变频器写入控制字、设置值或读出实际值、诊断信息等参量。3通讯机理3.1PROFIBUS的特点及介质存取方式PROFIBUS(ProcessFieldBus―过程现场总线)为欧洲首屈一指的开放式现场总线系统。其由PROFIBUS-FMS,PROFIBUS-PA和PROFIBUS-DP三部分组成,其中PROFIBUS-DP主要应用于现场级,是一种高速的通信连接,它被设计为自动控制系统和设备级分散的I/O之间进行通信使用,因而可满足快速又简单地完成数据的实时传输。PROFIBUS-DP参考模型是根据IEEE802标准委员会制定的局域网标准第1层(物理层)、第2层(数据链路层)和用户接口层建立的,由于工业上的特殊需要省略了3~6层。PROFIBUS-DP的物理层与OSI参考模型的第1层相同,其主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接,以透明地传送比特流,它采用ETARS485协议,半双工方式,传输速率在9.6K~12M波特率之间可选,对应的通讯距离在1000米~100米。根据最大传输速率的不同,可选用双绞线和光纤2种传输电缆。PROFIBUS网络允许单主从或多主从系统。单主从系统主从站之间采用主从原理通讯。图1为...

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