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案例頻道 摘要：隨這時代的發展，現場總線已經成為工業控制的主要模式，并且仍在不斷取得新的進步，目前已經從傳統的PROFIBUS－DP逐步走向全新的PROFINET總線控制。本文就以煙草行業為例主要介紹Danfoss變頻器在PROFINET中的應用。
關鍵詞：PROFINET；西門子工業以太網；Danfoss；現場總線；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
工業通訊對整個自動化工程起著舉足輕重的作用。開放式工業以太網標準PROFINET具有顯著的優點，能提高生產流程的響應能力和可靠性。在建立自動化架構時采用模塊化設計且更加靈活，確保縮短響應時間。工業無線局域網提供了更高的傳輸速率，而且能在多種領域中應用，工廠的性能將因此而提升。通過集成化的診斷設計和故障安全通信的安全解決方案，工廠能穩定地運轉。PROFINET使用現行的IT標準，全面支持TCP/IP協議，從公司管理層至現場層均可實現直接的訪問操作，將能同時保障縱向及橫向集成。
Danfoss變頻器作為煙草行業中廣泛應用的電氣設備，在PROFINET框架下的應用必將成為今后的主流。下面就有帶領大家了解一下它是如何通過組態并入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 圖標建立一個如圖2的硬件組態。（其中變頻器的GSD文件可從網絡下載或供應商提供，提前導入硬件這里不再詳述）雙擊 PN-IO設置好需要的IP地址(如圖3），然后點擊 保存。這樣硬件配置就完成了。
圖2
圖3
3軟件配置
2.1 profile控制協議，并通過175Z0404網卡對VLT5000（FC300）變頻器進行初始化及控制。
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(準備好，故障報警)
6) 讀取實際速度
7) 讀取電機電流
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) 輸入數據
PIW300 byte 0 and 1 STW //變頻器狀態字
PIW302 byte 2 and 3 MAV //變頻器實際頻率
PIW304 byte 4 and 5 PCD3 //電機電流，在參數par.916中設置
PIW306 byte 6 and 7 PCD4 //變頻器溫度，在參數par.916中設置
PIW308 byte 8 and 9 PCD5 //未用
PIW310 byte 10 and 11 PCD6 //未用
2) 輸出數據
PQW300 byte 0 and 1 CTW //變頻器控制字
PQW302 byte 2 and 3 MRV //變頻器頻率設定
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 變頻器內部相關參數設置為：
PAR.502 =SERIAL PORT //總線模式
PAR.904 =PPO4 //數據傳輸格式
PAR.1200 =auto //該變頻器的IP站址聽從PLC分配
PAR.512 =FC profile //報文結構
PAR.916 : [1]= par.520 //讀取電機電流
[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 現場調試
4.1 連接好網絡（要提前把硬件下載到PLC內部）打開Edit Ethernet Node
4.2 輸入對應變頻器的MAC地址并指定需要分配的IP地址，點擊Assign下載到變頻器中。（變頻器的MAC地址可通過變頻器網卡上貼的標簽查詢到）
4.3 在程序中調用變頻器功能塊，始能變頻器。
5 基于PROFINET總線控制的優勢
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掉網，其原因就是DP網絡的抗干擾能力較差。而且它的通訊能力也及其有限（煙草行業一般為187.5Kpbs），而當通訊速度達到1.5Mbps或更高的時候，變頻器的掉網就會時常出現，嚴重破壞煙草行業的正常生產，對企業造成很大經濟損失。而隨著自動化控制技術的發展我們要求設備運轉更精確效率更高產品指標更穩定，隨之而來的就是成倍增長的數據量采集和通訊，而此時PROFIBUS-DP已經顯得力不從心。
而基于PROFINET的總線控制模式符合以太網標準，作為IEC 61158的一部分，PROFINET以國際以太網標準IEEE 802.3和快速以太網（100Mbit/s）以及交換技術為基礎。PROFINET的特別之處在于它的如下特性：可在一根電纜上同時進行基于實時和TCP的通訊；用于控制器、分布外圍設備以及運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時間，從現場層直至企業管理層均可實現連續流暢的通訊，也可利用無線局域網進行無線通訊。
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組態硬件和通訊連接.
[5] 基于開放式工業以太網標準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