PROFIBUS-DP通信适配器在纸机传动控制系统中的应用

2 PR0FIBUS—DP通讯适配器在纸机控制系统中的应用
2．1 工程应用背景
　　造纸机传动控制系统是一种多电机分部式传动系统，传动点多，各传动点之间需要满足一定的速比关系[3]，并且有时需要在压榨部、施胶部或压光部进行负荷分配控制，这就对控制设备进行实时数据处理的能力提出了更高的要求，传统的RS485总线通信方式只适用于不多于20个传动点、控制相对简单的低速造纸机，一旦车速达到500m／min，传动点多于20个，系统便出现明显的数据传输滞后、反应慢 车速波动、工作不稳定等现象。为了适应大型、高速、高性能造纸机的发展趋势，新的总线控制方式[4].以及通讯接口就需要及时地被研发出来。
2．2 造纸机传动控制系统中
PROFIBUS-DP通讯网络结构在工程应用中，我们以可编程控制器PLC作为控制核心、变频器作为功率执行单元来实现多电机的同步运行。下面我们以纸机传动控制系统中使用得比较广泛的ABB公司的ACS400系列变频器、西门子MIDIMASTER系列变频器以及西门子PLC为例，分析PRoFIBUS—DP通信适配器完成协议之间互相转换的过程。
　　PLC通讯一般使用RS485总线协议方式，为了接入高速DP数据处理通道，我们需要通讯适配器将其从RS485总线方式转换为PROFIBUS-DP总线方式；ACS系列变频器支持MoDBUS协议，而MIDIMASTER系列变频器支持USS协议，这两种协议互不兼容，互相之间无法交换数据，由于本通信适配器同时集成了对MODBUS协议和USS协议的支持，因此可以通过本通信适配器，将ACS400系列变频器和西门子MIDIMASTER系列变频器接入到同一个PROFIBUS-DP网络中，其连接示意图如图3所示。实际中通过对通信接口程序的补充，还可以完成对其它在物理上使用普通RS485接口协议的支持，即可实现更多支持不同协议设备的连接到同一个PROFIBUS—DP网络中。
2．3 通讯适配器对各变频器在软件上的实现过程
　　通讯适配器对各变频器的操作在软件上实现过程如下：DP主站向通信适配器发送数据，通信适配器在接收到数据后，对其进行解析，然后根据所连接的变频器类型，把数据重新封装成标准MODBUS格式或者USS格式发送给变频器，变频器在接收到数据后，回送响应信息，完成相应的操作，通信适配器再将接收到的响应信息重新解析封装成PROFIBUS-DP格式，然后回送给主站。这样，一次操作完成。
2．4 通讯适配器与变频器的数据交换
　　假设对于站地址为05的ACS400系列变频器，要求其EXT1运行频率为5Hz，则主站向通信适配器发送数据交换报文，通讯适配器解析出报文中的数据单元DU如下：控制字，04H、7FH；给定1，07H、D0H；给定2，00H、00H；未用，00H、00H。假设此时使用的数据长度为8字节（实际中还可使用12字节），变频器的通信参数已进行正确设定。
　　通信适配器在对此数据单元进行分析后，向变频器发送如下格式所示的数据：地址，05H；命令，06H；寄存器代码，000 1 H ；数据，07D0H；CRC，DA22H。变频器接收到数据后回送的响应数据为：地址，05H；命令，06 H ；寄存器代码，000 1 H ；数据，07DOH；CRC，DA22H。且完成相应的操作。

　　由于USS协议与MODBUS协议不兼容， 主站在对西门子MIDIMASTER变频器进行操作时，本通信适配器所收发送数据格式是不同的。例如，对于站地址为03的西门子MIDIMASTER变频器，要求改变其运行频率为25Hz。则本通信适配器在对主站发出的数据交换报文进行解析后，向变频器发送如下的数据：STx，02H；LGE，0CH ；ADR，03H ；PKE ，0000H ；IDN ，0000H ；VAL，0000H lSTW ，0C7FH ；HSW ，2000H；BCC，5EH。变频器在接收到数据后，回送如下响应数据为：STx，02H ；LGE，0CH ；ADR ，03H ；PKE，0000H lIDN ，0000H lV AL，0000H lSTW ，0C7FH ；HSW ，2000H IBCC，5EH。且完成相应操作。
3 结语
　　结合纸机传动控制系统，对PROFIB U S-DP通信适配器的应用进行了说明，它能够提高设备选择的灵活性；提高纸机控制系统的可靠性、准确性及抗干扰能力。
参考文献
[1]孟彦京变频传动原理与设计【M】陕西：陕西人民出版社，2O02：223～256
[2]王福来，吴世红．采用S Pc 3的智能型PROFIBUS—DP总线接口的开发【J】．电气传动，2000，（2）：5 1～54
[3]张承慧，汪明．PR．OFIBUS在纸机传动中的应用【J】，中国造纸，2O03，（7）：37～40
[4]阳宪惠．现场总线技术及其应用【M】北京：清华大学出版社，l 9 9 9：4～6．