一个基于Profibus 的传动控制系统

俞红珊

（贵州师范大学机电工程学院，贵州 贵阳 550014）

现场总线是安装在生产过程区域的现场智能设备和仪表，与控制室内的自动控制装置和系统之间的一种串行、数字式、多节点、双向通信的底层数据通信总路线或网络。在变频技术、PLC 技术和现场总路线技术高度发展的今天，实现企业综合自动化和信息集成化已经成为现实。下面以上海新奥托开发的EFAT 自动控制实验装置为例，具体介绍一个典型的Profibus现场总线控制系统。

1 系统组成

图1 中，直流调速装置6RA70 接直流机组，控制直流电动机的启/停、转向和速度；变频器6SE70 接交流电动机，对其运行情况进行控制。

控制要求是：能够实现PLC主与PLC从之间的数据交换；实现PLC主和6RA70、6SE70 的通信，从而实现对直流电动机、交流电动机的控制，并通过WinCC［2］来监控PLC从及各电动机的运行。

2 电路接线及参数设置

用Profibus 现场总线连接两台S7300PLC 的7#槽CP342-5 通信处理器［1］，以及直流调速装置6RA70 和交流变频器6SE70 的CBP2［2］板通信接口。2#PLC 与5#变频器的Profibus 总线连接器终端电阻扳至ON，其余为OFF。安装有STEP7 和WINCC 软件的上位机通过MPI［3］电缆与PLC主的MPI接口相连。并按图2和图3 分别接好直流调速装置和变频器电气线路图。

接好线后，合上QS1，直流调速装置和变频器通电，板上显示O7.0，设置传动参数及网络参数。直流调速装置Profibus 参数为：

P648=9，控制字1 有效

P649=9，控制字2 有效

P644.1=3002，速度给定

P654=3100，控制字1 第0 位：合闸

P661=3103，控制字1 第3 位：使能

P671=3111，控制字1 第11 位：正转

P672=3103，控制字1 第12 位：反转

P927=3，CBP+PMU 存取

U722=0，CB 的报警失败时间

U734.001=32，状态字1

U734.002=26，速度实际值

U734.004=33，状态字2

U734.003=26，速度实际值

P918.001=3，网络地址（每台地址不同）

P750=167，选择速度实际值

P752=800，滤波时间（ms）

交流变频器网络参数如下：

P060=3 网络参数

P918.1=5，n 为DP 网地址

3 PLC 硬件组态及软件编程

3.1 PLC 硬件组态

进入STEP7 软件环境，建一DP 文件，在DP 下建立两个SIMATIC300 站，并更名为Master 和Slave，对它们分别进行硬件组态。Slave PLC 各槽模块与Master相同。Master PLC 的7#槽通信处理器CP342 -5 的Profibus 地址为2，设为主站；Slave 7#槽cp342 -5 的Profibus 地址为4，设为从站。两者均设为DP 行规［4］，通信速率1.5 Mbit/s。硬件组态见图4。

图4 中，3#站地址挂6RA70，驱动直流电动机，5#站地址挂6SE70，驱动交流电动机，数据通信格式均选PP01，即4PKW/2PZD 控制字格式。4#PLC 的Consistent 参数选Unit 项，三从站与主站通信区地址如图5。

硬件组态完毕，给PLC主与PLC从通电，把各自的Hardware 通过MPI 电缆下载到相应PLC 中，当直流调速装置和变频器的CBP2 板上三灯闪烁，表示网络连接成功。

3.2 软件编程

程序编制时，为了防止网络系统中由于某一从站事故引起全网停车，可在PLC 的Block 中插入OB82、0B85 及OB86［1］空块。另外还需建立两个共享数据块DB1 和DB2，用于存放主从通信数据。DB1 实现主站向从站写数据，控制各从站运行；DB2 是各从站向主站所反馈的数据。DB2 除含义与DB1 有区别外，结构和DB1 完全相同，反映了各从站的运行情况。表1 为DB1 数据表。

表1 DB1 数据表

在主程序OB1 里调用系统功能FC1（“DPSEND”）完成向从站写数据，调用系统功能FC2（“DP-RECV”）实现读从站数据。程序如下：

还需在OB100 中编制如下程序，保证电动机刚开机不动作，避免意外事故发生。OB100 程序如下：

4 程序的调试和监控

4.1 变量表调试程序

程序调试时可采用STEP7 在线监控，变量表调试，如表2 所示。

具体作法为：首先在主站PLC 的Block 里插入VAT1 变量表［3］，然后点击图标监控数据变化情况。可修改前五排的“Modify”栏数据，其中DB1.DBW8、DB1.DBW12 为电动机启/停、转向控制，DB1.DBW10、DB1.DBW22 为转速控制，假如把DB1.DBW8 的值置为W#147F，电动机正转；改为W#147F，电动机反转。

4.2 WinCC 监控程序运行

作为Profibus DP 网的上位机，WinCC 能很好地监控程序运行。具体做法是：新建一WinCC 项目，于变量管理中添加新驱动SIMATIC S7 Protocl［5］，选择MPI 通道，建立PLC1 连接。并在PLC1 连接中建立10 个过程标签，标签地址对应PLC主中MW0 -MW9。在PLC程序中用MOVE 指令建立MW0 -MW9 与DB1 和DB2 中DW4、DW5、DW6、DW11、DW12 的对应关系。在WinCC 画面中拖入10 个I/O 域，并分别与上面10个标签连接。这样，PLC 便可与WinCC［6］通信，从而监控系统的运行。经EFAT 实验装置实验验证，无论是变量表调试还是WinCC 监控，均能达到预期目标。

［1］乡碧云.板料加工自动生产线的设计与应用［J］.电气自动化，2009，31（3）：47 -49.

［2］王仁祥，王小曼.通用变频器选型、应用与维护［M］.北京：人民邮电出版社，2005.

［3］廖常初.S7300/S7400 PLC 应用技术［M］.北京：机械工业出版社，2005.

［4］崔坚，李佳.西门子工业网络通信指南（上册）［M］.北京：机械工业出版社，2005.

［5］王实，刘晓明.深入浅出西门子WINCC V6 第2 版［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2004.

［6］刘治强，师杨，辛峰.Wincc 6.0 与S7200 PLC 在水源地三遥程控中的应用［J］.电气自动化，2009，31（3）：47 -49.