Profibus-DP总线技术及其在伺服传动中的应用

上位机由西门子的S7-300PLC组成，型号为6ES7315-2AG10-0AB0，它有一个专门的PROFIBUS-DP接口，一个MPI通信接口，可接入64个从站。PROFIBUS-DP总线负责对整个系统的中的所有伺服控制器进行管理，包括速度、力矩、位置等参数的命令传送与设置等。作为一个窗口，由组态软件ProTool编织的人机界面可方便的对整个控制系统进行监视和参数的修改。

TWINLINE的伺服控制器与伺服电机之间采用旋转编码器或光电编码器建立反馈，形成高精度的伺服控制系统，伺服电机实时的将其运行状态与信息上传给伺服控制器。作为PROFIBUS-DP总线上的节点，伺服控制器可以与PLC主机进行通信，通过总线接受上位机的各种操作、控制和参数设定命令等。


图3 伺服电机接入PROFIBUS-DP网络系统结构示意图

4 软件结构设计

通过PROFIBUS-DP总线进行通信与控制的伺服系统，主要解决的是上位主机的软件设计问题，以下是PLC程序的主要设计框图



图4 PLC程序设计框图

PLC程序由STEP 7 进行编程。程序主要由几大部分组成：OB100、OB1和FB40组成。

OB100是暖启动组织块，系统启动就调用OB100，它包括功能FC35即INIT_FIELDBUS，主要作用是初始化已经打开的背景数据快，为伺服控制器设置输入/输出总线地址。

OB1是主程序组织块，包括功能FC32、功能块FB40、功能FC37和背景数据块DB40。FC32即CYCL_UPDATE，它的功能是定期的读和更新来自总线上的背景数据块的数据。功能块FB40是控制伺服控制器的主要程序块，它将完成伺服控制器的初始化和位置控制，主要包括功能FC40和功能FC41。FC40即INIT_SERVO,它主要完成多个轴的初始化即多个伺服控制器的初始化。FC41即POS_SEQ_SERVO，它是整个伺服控制的核心部分，一些控制命令如速度命令、位置命令、力矩命令、原点复归命令以及从总线上读取伺服控制器的反馈值等都是由它完成的。FC37即FAULT_RESET，它是复位模块，清除总线的错误信息并产生一个复位命令使伺服控制器重新复位。DB40是功能块FB40的背景数据快。

FC30是FC40的子块，完成从PLC到伺服控制器的命令传送，检查命令是否被正确执行并且对错误进行处理。FC31是FC41的子块，它对FC41的完成情况加以诊断并报告总线。FC33和FC34也是功能块FB40的附属部分，FC33对当前伺服控制器的状态进行检查，如果空闲向总线发送命令表示下一个命令可以发送。FC34处理多个伺服控制器的同步和异步错误信息并产生错误报告。

5 结束语

TWINLINE型伺服控制器PROFIBUS-DP接口的引入，提高了工业自动化运动控制的水平，使伺服电机在工业控制网络中的通信与控制更为方便、灵活和可靠，实际情况已证明这种控制方式效果好。

PROFIBUS-DP总线和伺服控制系统在工业控制中应用非常广泛，这为带PROFIBUS-DP总线接口的伺服控制器提供了广阔的应用前景。

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