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基于PROFIBUS-DP网络的桥式起重机控制系统

2016-01-21 09:43:50中国破碎机网

  西安科技学院杜京义随着起重机电控设备的发展和设计思路的不断创新,针对桥式起重机多个设备的具体情况构建了PROFIBUS-DP现场总线网络系统,并将此方案成功地应用到某水电站水轮发电机组的桥式起重机组。

  现场总线网络是用于过程自动化和制造自动化底层的现场设备或现场仪器互连的通信网络,是现场通信网络与控制系统的集成。

  PROFIBUS-DP是德国西门子公司推出的现场总线网络技术,采用RS-485传输技术,传输速率现场总线的数据链路协议是带主从方式的令牌传递,主站与从站之间以主从方式通讯,各主站之间由令牌协议决定总线数据发送权。物理介质通常采用双绞屏蔽电缆,总线接头采用9针D型插头,接线方便简单,容易扩展,网络上zui多可连接127个站点,若采用光缆zui大传输距离可达90km. 2机组控制概况与通信方法如所示,机组中共有2台单小车桥式起重机,因此将它们分为主控车与被控车,共需2台S7 -300PLC.1台为主控车PLC,负责机组基础自动化,其上的CPU模块作为PROFIBUS-DPI的主站,通信模块CP342-5作为PROFIBUS-DP2的主站;另外1台S7-300PLC作为被控车控制器,其上的CPU模块作为PROFIBUS -DPI的从站,其他组件与主控车相同。下面以主控车为主要介绍对象进行叙述。

  主控车系统中共有4台逆变器,分别驱动大车机构、小车机构、主起升结构和副起升机构;1台整流回馈单元,因其带有CBP通信板,故为相同《起重运输机械> 2003(7)-DP2从站;操作台配置1个ET-20M单元作为PROFIBUS -DPI现场总线网络-DP接口,使用这种CPU能实现分布式自动化组态,具有速度篼和操作非常简便的特点。从用户的角度来看,处理分布式外围设备和处理集中式外围设备是相同的(即相同的组态,相同的地址分配,相同的编程)。

  -DPI网络,实现2台桥式起重机的主从控制,通讯电缆是传递并车信息的媒介。并车逻辑控制由用户编制的现场控制程序完成,并且通过编制或修改控制程序,随意设定主控车和被控车;设定完成后,若主控车中进行操作,通过网络可使被控车的操作装置闭锁,以防误操作。此时,在主控车上利用某机构主令控制器可以控制2台起重机参与并车作业的相应机构同时动作;也可使主控车和被控车中参与并车作业的机构单独动作,确保吊运精度。

  PROFIBUS-DP2现场总线网络5通信模块;从站:4台逆变器,1个ET200M从站。将CP342-5通信模块设定为*DPMastei“工作模式后,它在程序执行时完成以下功能:-5模块从DP从站取回诊断数据,以判断DP从站是否已准备好。

  对DP从站进行参数设定在通信前,每个DP从站都要从DP主站得到设定好的参数。

  检测DP从站的组态检测储存在DP主站里的DP从站的组态是否与实际的组态一致。

  监测DP从站出失控的DP从站并作被控车逆变器1逆变器2|逆变器3丨¥1ET200M机组网络结构示意图标记。

  在CPU或CP模块进入STOP状态时,将DP系统带入一个安全的状态。

  周期性地对DP从站进行数据传输将输人信息放入DP输人区,DP输出区的信息被发出。

  DP主站与从站之间的数据交换是靠CP模块中的接收缓冲区与发送缓冲区来完成的。DP主站启动数据交换,将数据传出,并将DP从站数据取回。主站CPU与CP间数据交换需从用户程序中调用程序块。数据交换见。

  数据交换形式简图PROFIBUS-DP2现场总线网络DP从站分为ET200M智能从站和带CBP通信板的逆变器,这2种DP从站与DP主站的通信方法是不同的。

  ET200M智能从站安装在司机室的操作台上,主要接受司机的各种操作命令。

  ET200M是一个模块化的远程I/O站,它与S7-300主站之间的通讯任务由接口模块IM153承担:输入、输出在参数设置时被分配在相应的主站上,模块化的ET200MI/0站的输入、输出可通过用户程序来访问,访问方式与S7-300主站的输入、输出方式相同。

  模板用于逆变器在PROFIBUS网上与PLC主站间实现快速、精确的通信。CBP板通信的数据结构可分为参数ID变量(PKW)和过程数据(PZD)2类。PKW主要有参数ID索引及参数变量;PZD则包括控制字、状态字、主设定及实际值等,使用CBP时有5种PPO(processdataobjects)可选择。在组态时,主站要先确定采用哪种PP0方式,PP0方式的选择决定于自动化系统中逆变器需要的上、下传数据的量。使用PKW用户可随意读/写逆变器中参数如诊断信息、故障信息等。这样,在不影响网络传送PZD的情况下,主站可以读/写更多的数据。

  本系统中,各台逆变器CBP板PP0方式均设为PP04方式,即不用参数ID变量,过程参数使用6个字。CBP板接收数据第1个字为控制字1,主要控制逆变器的启动、停止、快停、急停等;第2个字为控制字2,主要控制逆变器的单动、联动等,第4个字为速度给定。CBP板发送数据因各逆变器功能的不同而有不同的设置,但大都包括实际电压、电流、频率、状态字1、状态字2等。对逆变器而言,只需将前述的一些内部参数设定好即可,无需再编程。

  3结束语实践证明,将网络通信技术引入桥式起重机自动化系统,给安装、调试和维护工作带来很大方便;同时,系统运行也更加稳定可靠。!敬告读者!起增设新栏目,并增加印张(由原72页/期增|至80页/期)。本着为读者服务的宗旨,每期\售价不变,2003年还将出版一期增刊赠送订\ f户,欢迎读者到当地邮局订阅,邮发代号:2\!

  I本刊尚有2000-2002年度期刊合订本,定价:150元/本(免费邮寄),欢迎订阅。联j|系人:郑永红电话:(010)64032277-2257.\《起重运输机械》编辑部|

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