工业物品现场总线控制系统设计方案探索不同类型的应用场景

  • 天文科普
  • 2024年12月21日
  • 在我所负责的项目中,我们采用了一种现场总线控制系统的设计方案,该系统以PROFIBUS—DP网络为基础,旨在实现对工业物品的高效管理。我们共有11台逆变器和6台变频器,其中变频器通过CBP通信板接入到PROFIBUS—DP网络上。主控PLC由两台$7414H型号的一2DP组成,通过同步板构建了一个冗余系统,以确保当一台PLC出现故障时,另一台能够无缝切换进行工作,从而保证生产线的稳定运行。

工业物品现场总线控制系统设计方案探索不同类型的应用场景

在我所负责的项目中,我们采用了一种现场总线控制系统的设计方案,该系统以PROFIBUS—DP网络为基础,旨在实现对工业物品的高效管理。我们共有11台逆变器和6台变频器,其中变频器通过CBP通信板接入到PROFIBUS—DP网络上。主控PLC由两台$7414H型号的一2DP组成,通过同步板构建了一个冗余系统,以确保当一台PLC出现故障时,另一台能够无缝切换进行工作,从而保证生产线的稳定运行。

车间监控层硬件配置则基于工业以太网,并使用PLC与研华工控机之间通过CP441-1IT模块建立连接。这两个工控机通过工业以太网互联,形成了一个网络环境。

软件方面,我们分为两大部分:组态软件WINCC和PLC编程软件STEP7。此外,还有一些如SIMATICNET、PROFIBUS—DP的DVA—S7等软件包。在工控机上运行西门子WINCC组态软件,它负责链接工控机与S7 PLC(即0PLC②)。由于篇幅限制,这里不详细描述其工作原理。

现在,我将重点说明如何利用PROFIBUS—DP进行PLC与逆变器、变频器之间的通信。PROFIBUS—DP是基于令牌传递过程工作的一个逻辑环形结构。在这个结构中,一台主站作为令牌保持者,在特定的时间窗口内可以与从站(即逆变器或变频器)进行数据交换。这种主从方式下的周期性数据交换使得我们的系统能够高效地处理大量数据。

对于逆变器和变频器来说,它们都是从站,每个从站都有唯一的地址。当需要访问这些设备内部参数时,我们使用通信板CBP,它定义了用户数据结构,使得主站能够访问这些信息。此用户数据结构被划分为两个区域:A区域包含过程数据区(I/O地址),用于存储控制字和设定值或状态字和实际值;B区域则包含参数区,可以读取或写入参数,如最大最小值等。此外,还有5种不同的PPO类型,其中包括带有不同数量字节过程数据以及一个参数区域或者没有参数区域但带有更多字节过程数据的情况。

在STEP7硬件组态和软件编译阶段,我们选择了PPO类型1,其I/O地址范围是12至23位,而其过程数据(PZD)的长度为4个字节。在编程时,可以直接通过强制变量来控制逆変/變頻,但如果PZD码长度超过4个字节,则必须调用打包接收(SFCl4)和打包发送(SFCl5)功能才能实现对逆變/變頻设备的更复杂控制需求。

开发过程中,我们主要依赖于DVA-S7软件包中的FC21、FC22、FC23功能来实现对逆変/變頻设备的控制。这一种方法虽然相比前两种方法要更加复杂,但它提供了更强大的功能,可以传输更多参数及过程数据,以满足所有用户要求,并且适用于以上提到的五种不同的PPO类型。

最后,当运行程序时,PLC可以通过访问报文PKW参数来观察并修改任何反转/調速装置的心理状态,以及访问报文PZD来传输控制字及其设定值或状态字及其实际值。而工控机则通过访问PLC上的数据库DBl0来完成整个系统监测任务。

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