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案例頻道 摘要：隨這時代的發(fā)展，現(xiàn)場總線已經(jīng)成為工業(yè)控制的主要模式，并且仍在不斷取得新的進(jìn)步，目前已經(jīng)從傳統(tǒng)的PROFIBUS－DP逐步走向全新的PROFINET總線控制。本文就以煙草行業(yè)為例主要介紹Danfoss變頻器在PROFINET中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：PROFINET；西門子工業(yè)以太網(wǎng)；Danfoss；現(xiàn)場總線；煙草
Abstract: Nowadays the trend of industry control is field-bus , which is widely used in manufacture. The paper mainly introduced the application of VLT AutomationDrive in PROFINET in the tobacco factory.
Keywords: PROFINET; Field-bus; Danfoss; Tobacco
1 引言
工業(yè)通訊對整個自動化工程起著舉足輕重的作用。開放式工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)PROFINET具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，能提高生產(chǎn)流程的響應(yīng)能力和可靠性。在建立自動化架構(gòu)時采用模塊化設(shè)計且更加靈活，確保縮短響應(yīng)時間。工業(yè)無線局域網(wǎng)提供了更高的傳輸速率，而且能在多種領(lǐng)域中應(yīng)用，工廠的性能將因此而提升。通過集成化的診斷設(shè)計和故障安全通信的安全解決方案，工廠能穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)。PROFINET使用現(xiàn)行的IT標(biāo)準(zhǔn)，全面支持TCP/IP協(xié)議，從公司管理層至現(xiàn)場層均可實現(xiàn)直接的訪問操作，將能同時保障縱向及橫向集成。
Danfoss變頻器作為煙草行業(yè)中廣泛應(yīng)用的電氣設(shè)備，在PROFINET框架下的應(yīng)用必將成為今后的主流。下面就有帶領(lǐng)大家了解一下它是如何通過組態(tài)并入PROFINET框架下的。
2 硬件配置
以鄭州煙草實驗線為例來演示PROFINET總線的配置。
2.1 我們先新建一個選用帶有PN口的CPU S7-300項目
圖1
2.2 雙擊圖中右上角Hardware 圖標(biāo)建立一個如圖2的硬件組態(tài)。（其中變頻器的GSD文件可從網(wǎng)絡(luò)下載或供應(yīng)商提供，提前導(dǎo)入硬件這里不再詳述）雙擊 PN-IO設(shè)置好需要的IP地址(如圖3），然后點(diǎn)擊 保存。這樣硬件配置就完成了。
圖2
圖3
3軟件配置
2.1 profile控制協(xié)議，并通過175Z0404網(wǎng)卡對VLT5000（FC300）變頻器進(jìn)行初始化及控制。
主要的功能：
1) 對變頻器初始化
2) 控制啟動/停止
3) 清除報警
4) 速度值給定
5) 讀取變頻器狀態(tài)(準(zhǔn)備好，故障報警)
6) 讀取實際速度
7) 讀取電機(jī)電流
8) 讀取變頻器溫度
2.2 過程通訊字地址及用途分配如下，以PPO4為例：
1) 輸入數(shù)據(jù)
PIW300 byte 0 and 1 STW //變頻器狀態(tài)字
PIW302 byte 2 and 3 MAV //變頻器實際頻率
PIW304 byte 4 and 5 PCD3 //電機(jī)電流，在參數(shù)par.916中設(shè)置
PIW306 byte 6 and 7 PCD4 //變頻器溫度，在參數(shù)par.916中設(shè)置
PIW308 byte 8 and 9 PCD5 //未用
PIW310 byte 10 and 11 PCD6 //未用
2) 輸出數(shù)據(jù)
PQW300 byte 0 and 1 CTW //變頻器控制字
PQW302 byte 2 and 3 MRV //變頻器頻率設(shè)定
PQW304 byte 4 and 5 PCD3 //未用
PQW306 byte 6 and 7 PCD4 //未用
PQW308 byte 8 and 9 PCD5 //未用
PQW310 byte 10 and 11 PCD6 //未用
2.3 FC300 變頻器內(nèi)部相關(guān)參數(shù)設(shè)置為：
PAR.502 =SERIAL PORT //總線模式
PAR.904 =PPO4 //數(shù)據(jù)傳輸格式
PAR.1200 =auto //該變頻器的IP站址聽從PLC分配
PAR.512 =FC profile //報文結(jié)構(gòu)
PAR.916 : [1]= par.520 //讀取電機(jī)電流
[2]= par.537 //讀取變頻器溫度 （散熱片溫度）
另外，變頻器控制端子12與27需短接，目的是使能變頻器。
4 現(xiàn)場調(diào)試
4.1 連接好網(wǎng)絡(luò)（要提前把硬件下載到PLC內(nèi)部）打開Edit Ethernet Node
4.2 輸入對應(yīng)變頻器的MAC地址并指定需要分配的IP地址，點(diǎn)擊Assign下載到變頻器中。（變頻器的MAC地址可通過變頻器網(wǎng)卡上貼的標(biāo)簽查詢到）
4.3 在程序中調(diào)用變頻器功能塊，始能變頻器。
5 基于PROFINET總線控制的優(yōu)勢
用過基于PROFIBUS-DP控制變頻器的工程師們都有體會，那就是變頻器在起停過程中有時會出現(xiàn)掉網(wǎng)，其原因就是DP網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力較差。而且它的通訊能力也及其有限（煙草行業(yè)一般為187.5Kpbs），而當(dāng)通訊速度達(dá)到1.5Mbps或更高的時候，變頻器的掉網(wǎng)就會時常出現(xiàn)，嚴(yán)重破壞煙草行業(yè)的正常生產(chǎn)，對企業(yè)造成很大經(jīng)濟(jì)損失。而隨著自動化控制技術(shù)的發(fā)展我們要求設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)更精確效率更高產(chǎn)品指標(biāo)更穩(wěn)定，隨之而來的就是成倍增長的數(shù)據(jù)量采集和通訊，而此時PROFIBUS-DP已經(jīng)顯得力不從心。
而基于PROFINET的總線控制模式符合以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，作為IEC 61158的一部分，PROFINET以國際以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3和快速以太網(wǎng)（100Mbit/s）以及交換技術(shù)為基礎(chǔ)。PROFINET的特別之處在于它的如下特性：可在一根電纜上同時進(jìn)行基于實時和TCP的通訊；用于控制器、分布外圍設(shè)備以及運(yùn)動控制的實時通訊具有可伸縮性。PROFINET因此可提供極短的響應(yīng)時間，從現(xiàn)場層直至企業(yè)管理層均可實現(xiàn)連續(xù)流暢的通訊，也可利用無線局域網(wǎng)進(jìn)行無線通訊。
參考資料
[1] VLT Automation Driver FC 300操作手冊.
[2] STEP7 V5.2編程手冊.
[3] S7-400硬件和安裝手冊.
[4] Step7 V5.3組態(tài)硬件和通訊連接.
[5] 基于開放式工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)PROFINET.
摘自《自動化博覽》2011年第三期
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號