基于Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的氣流煙絲在線膨脹系統(tǒng)

劉季　兌幸福

【摘要】介紹了Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主要特點(diǎn)，結(jié)合對(duì)氣流煙絲在線膨脹系統(tǒng)的介紹，詳細(xì)闡述了Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、硬件配置、地址分配，以及軟、硬件之間接口的通訊等實(shí)現(xiàn)的方法，并在網(wǎng)絡(luò)組態(tài)完成之后如何進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)診斷也進(jìn)行了說(shuō)明。

【關(guān)鍵詞】Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線；S7-400；主站；從站；CPU；上位機(jī) DP診斷

制絲車(chē)間氣流煙絲在線膨脹系統(tǒng)是煙草制絲工藝的一個(gè)重要環(huán)節(jié)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)膨脹系統(tǒng)），它在改善煙絲結(jié)構(gòu)、提高填充值等方面起著關(guān)鍵的作用。因此，為保證該系統(tǒng)可靠運(yùn)行，將Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)引入到電控設(shè)計(jì)中，使其成為現(xiàn)代化的自動(dòng)控制系統(tǒng)，也是煙草設(shè)備現(xiàn)代化生產(chǎn)的具體表現(xiàn)和趨勢(shì)。

1、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

1.1Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線概貌

隨著制造業(yè)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化分散結(jié)構(gòu)的要求，應(yīng)運(yùn)而生了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，它實(shí)現(xiàn)了將輸入/輸出模板、智能儀表分散到實(shí)際需要的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備附近，從而降低了工程施工、維護(hù)的費(fèi)用，Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線以其透明的通信協(xié)議和開(kāi)放的通信接口，具有很強(qiáng)的兼容性并且可以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)字控制和信息通信。

1.2Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的協(xié)議

Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線有三種通信協(xié)議，即：Profibus?_DP、Profibus_PA、Profibus_FMS。在膨脹系統(tǒng)中應(yīng)用了Profibus?_DP、Profibus_PA兩種協(xié)議。

（1）Profibus?_DP是一種高速（數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6Kbit/s-12Mbit/s）經(jīng)濟(jì)的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，主要用于現(xiàn)場(chǎng)控制器與分散I/O之間的通訊，滿(mǎn)足快速響應(yīng)的時(shí)間要求。

（2）Profibus_PA采用IEC611582標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率為31.25kbit/s，確保了設(shè)備安全和通過(guò)總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。

1.3膨脹煙絲網(wǎng)絡(luò)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線采用了線型結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)明可靠，總線從主

干電纜分支到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備處，控制器掃描I/O站上的輸入信息進(jìn)行處理后，發(fā)出控制信號(hào)到輸出通道，控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，圖1是系統(tǒng)的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)圖。

2、膨脹系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

2.1硬件組態(tài)

由以上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D可以在Step7中的SIMATICManager里新建工程項(xiàng)目，并在Hardware中進(jìn)行硬件組態(tài)，如圖2所示。

2.2CPU

作為DP主站類(lèi)型一，CPU位于控制的中心，本系統(tǒng)采用了西門(mén)子416_2DP模板化的PLC，它具有強(qiáng)大的處理能力并集成Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線接口裝置，CPU可自動(dòng)運(yùn)行其中的程序，根據(jù)需要讀取總線上的所有I/O模板的信息，控制硬件設(shè)備。

2.3上位機(jī)是主站類(lèi)型二

本系統(tǒng)采用了GE公司17寸液晶觸摸屏，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口卡CP5613A2，使工控機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)總線相連，系統(tǒng)采用ifix3.5工控軟件，能夠提供了友好的用戶(hù)介面，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行編輯。

2.4主從站應(yīng)用在系統(tǒng)中為了保證煙絲在制品的質(zhì)量，在煙絲超級(jí)回

潮前加裝了電子皮帶秤，它由一臺(tái)315_DP來(lái)控制，并通過(guò)DP口連接到網(wǎng)絡(luò)上，與416_2DP主站的交換采用了MS方式。從站315_DP輸出由開(kāi)始地址為Q10，長(zhǎng)度為6Byte的數(shù)據(jù)傳送到主站，其發(fā)送的的信息被主站接受到開(kāi)始地址為I100數(shù)據(jù)塊中。同樣，主站416_2DP輸出由開(kāi)始地址為Q10，長(zhǎng)度為22Byte的數(shù)據(jù)傳送到從站，被從站接受到開(kāi)始地址為I10數(shù)據(jù)塊中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

2.5DP/PA耦合器

PA設(shè)備很容易集成到DP中，從而在現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)成完整的總線結(jié)構(gòu)，它們之間是通過(guò)DP/PA偶合器連接的，主要用于現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境下智能儀表傳感器的信號(hào)采集，通過(guò)Step7軟件很容易獲取PA網(wǎng)上的故障信息和各地址上PA的數(shù)據(jù)信息值，以便于安裝調(diào)試，如圖3所示。

2.6變頻器

在膨脹系統(tǒng)中根據(jù)生產(chǎn)的需要，對(duì)一些關(guān)鍵設(shè)備采用了可調(diào)速設(shè)計(jì)，如工藝風(fēng)機(jī)、提升機(jī)、滾筒、齒輪泵等，本系統(tǒng)采用了丹佛斯的VLT5000/6000系列變頻器，加裝了DP網(wǎng)卡方連入網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)GSD文件進(jìn)行地址分配。

2.7水分儀

在制品煙絲的主要質(zhì)量指標(biāo)是水分，因此，準(zhǔn)確、快速、智能的檢測(cè)水分儀器在系統(tǒng)中是關(guān)鍵設(shè)備?？梢陨螪P網(wǎng)，并直接傳輸

數(shù)據(jù)是選型的主要依據(jù)，因此，選用了NDC紅外科技公司的710系列水分儀。

3、DP故障診斷

3.1拓?fù)湓\斷

在Step7通過(guò)切換控制菜單可以得到網(wǎng)絡(luò)診斷信息，判斷出哪一個(gè)站點(diǎn)沒(méi)有連在網(wǎng)絡(luò)上，以此可以進(jìn)行有針對(duì)性的故障排除，如圖4所示（紅色斜杠的為沒(méi)有連在網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)）。

同樣對(duì)PA網(wǎng)絡(luò)也可以進(jìn)行拓?fù)湓\斷。

3.2程序診斷

在程序中通過(guò)調(diào)用系統(tǒng)功能塊FC125，也可以進(jìn)行DP診斷如圖5。

可以判斷系統(tǒng)中站點(diǎn)的錯(cuò)誤，并將信息通過(guò)DP網(wǎng)絡(luò)傳送到上位機(jī)中。

該項(xiàng)目已經(jīng)安裝調(diào)試完畢，在企業(yè)的設(shè)備現(xiàn)代化建設(shè)中起到了舉足輕重的作用。

參考文獻(xiàn)

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[2]FIX中文資料.北京遞杰科進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司.

[3]西門(mén)子S7-400參考手冊(cè).西門(mén)子（中國(guó)）有限公司提供.