基于现场总线的PLC器件实现直流调速器控制系统的设计

1、引言

profibus应用领域包括加工制造、过程和建筑自动化，如今已成为国际化的开放式现场总线标准，即en50170欧洲标准和iec61158国际标准的一部分。并且，在2006年11月成为我国的现场总线标准。

profibus由profibus-fms（fieldbus message specification），profibus-pa（process automation）和profibus-dp（distributive peripheral）三部分组成。其中，profibus-dp具有高速传输、价格低廉等特点，实现起来比较简单，主要用于分散设备间的数据高速传输。该总线物理层采用rs-485传输方式，传输速率可由9.6kbps至12mbps。一般用于自动化控制系统和现场设备级间的开关量的通信。因而可满足全数字交直流调速系统对于快速的时间相应要求。目前80%以上的profibus应用是基于profibus-dp。

simoreg dc-master是全数字调速装置，操作非常简单。不需要专门的编程知识，所有设置均可通过参数设定设备进行。参数设定既可通过pc的菜单提示进行，以实现快速地投入进行，也可通过简易的操作区和用simovis 进行。simoreg dc-master在任何应用场合，均具有较好的灵活性和经济性：

（1） 减轻主动系统和总线系统压力;

（2） 接口被减少了;

（3） 较少的电缆和较高的抗干扰度;

（4） 开环和闭环控制已集成到系统中;

（5） 开放的分布系统方案;

（6） 工艺软件放入基本装置中——bico技术。

使用新颖的bico技术使simoreg dc-master 在软件功能性方面达到一个新水平。其中，两个功能强大的处理器处理电枢回路和励磁回路开环和闭环所有传动控制功能。利用bico技术，功能块按面向应用功能单元型式去组合——这是一个简单的参数设置过程。

2、profibus-dp的直流调速器控制系统结构

现以siemens公司的相关产品为例介绍现场总线系统的组成。作为profibus-dp网的典型配置如图1所示，plc（simatic s7-300或s7-400系列）作为一级dp主站，他负责在预定的信息周期内循环与从站交换信息，发送控制信息，读取从站的状态等，组态软件wincc作为二级dp主站，用于系统操作与监视等，simoreg dc-master加上cbp2通讯板（profibus通讯模块）后作为从站，可带这样的从站32个，如果加上中继器，最多可达127个从站。

3、通过profibus-dp数据通讯

3.1 cbp2通信板

cbp2通信板是simoreg dc-master整流器的通信处理机，它负责控制simoreg dc-master与simatic s7-300之间的数字通信，simoreg dc-master接入profibus-dp网中接受控制，必须要与cbp2配合使用，在simoreg dc-master上有固定的插槽，来放置cbp2。cbp2通讯板将从profibus-dp网中接受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，在整流器端的双向ram可通过被编址参数排序，向整流器写入控制字、设置值或读出实际值、诊断信息等参量。

cbp2将被插入simoreg dc-master电控箱的槽2中，因此还要重新加以参数化，才能实现与simatic s7-300通讯。设置的具体流程如图2所示。

3.2 参数设置

在完成simoreg dc-master在profibus-dp网中的参数设定和电动机的基本参数设定后，使直流调速器进行最优化运行，还应完成以下参数设置：

（1） 为了达到6ra70与电动机之间的精密匹配，6ra70额定直流电流（电枢和励磁）的数值分别赋给参数p076.i001（电枢），p076i002（励磁）;

（2） p051=25（电枢和励磁的预控制和电流调节器的优化运行，最优化运行后，以下参数被自动设置：p110，p111，p112，p115，p156，p255，p256，p826）;

（3） p601.i001=k0015（电枢电流调节器给定的源为k0015）。

采用simatic s7-300系列的cpu315-2dp作为dp主站，cpu315-2dp系统本身具有profibus-dp接口，无需另外的通讯接口单元。在编程软件step7中完成硬件网络组态，为直流调速器分配网络地址，该地址必须与直流调速器cbp2板中设置的相同，在组织块ob中选用sfc14“dprd_dat”、sfc15“dpwr_dat”系统功能块向直流调速器的cbp2模块接收/发送过程数据，如图3所示。

plc向6ra70发送的控制字各位的定义如附表所示，可从只读参数r652中读出状态。

工业组态软件wincc提供各种plc的驱动程序，本文实例要建一个profibus-dp的二级主站，所以选择支持s7协议的通讯驱动程序simatic s7 protocol suite，在其中的“profibus”下连接一台s7-300，设置参数必须与plc中的设置相同。通过以上步骤，即完成了对整个变频器控制系统profibus-dp网的组态与通讯。

4、结束语

采用profibus-dp现场总线的直流调速器控制系统，将增强整个系统的可靠性，而且可根据工艺需要进行灵活的功能修改，从而在长期意义上大大的节约了成本。

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