1 引言
本文以煙箱輸送系統(tǒng)介紹西門子profibus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，輸送系統(tǒng)實現(xiàn)四臺封箱機后成品煙箱的合流、輸送、提升，將煙箱輸送至成品高架倉庫入庫分揀輸送線上。使用s7-315-2dp作為dp控制器，本地機架安裝2組數(shù)字量輸入輸出模塊，15臺丹佛斯vlt2800變頻器及現(xiàn)場6組et200b遠程io模塊通過dp總線接入plc，使用10.4″彩色觸摸屏tp270通過mpi總線與plc連接，系統(tǒng)組成參見圖1所示。
圖1 系統(tǒng)組成
打開硬件配置軟件，插入cpu 315-2dp及profibus網絡，設置dp主站參數(shù)：分配dp地址為2，診斷地址2047，波特率設為1.5mbps，操作模式設為dp主站模式。在dp網絡上依次插入現(xiàn)場io模塊et200b，分配總線地址(21～26)，診斷地址(2028～2023)，輸入輸出i(q)映像地址。在profibus網絡上依次插入變頻器vlt2800，分配總線地址(3～17)，地址(2046～2032)。選擇變頻器ppo協(xié)議類型1控制字，過程映像piq地址由4ax和2ax兩個id模塊組成?，F(xiàn)場io模塊和變頻器的dp地址設置必須與plc的硬件組態(tài)分配的地址一致，診斷地址用于診斷dp從站的工作狀態(tài)。
2 ppo協(xié)議
ppo協(xié)議就是參數(shù)過程數(shù)據處理的簡稱，ppo協(xié)議實現(xiàn)dp主站和智能從站之間的快速數(shù)據交換，同時實現(xiàn)過程數(shù)據和參數(shù)數(shù)據存取。ppo協(xié)議由參數(shù)字pcv和過程字pcd組成，ppo類型1協(xié)議結構見表1。
表1中，pca：參數(shù)號；ind：參數(shù)索引；pva：參數(shù)值；ctw：控制字；stw：狀態(tài)字；mrv：設定速度(單位為百分比)；mav：實際速度。使用參數(shù)字pcv設定或讀取變頻器參數(shù)值；使用過程字pcd控制變頻器的啟停、速度設定、讀取變頻器的狀態(tài)、獲取輸出頻率。
丹佛斯vlt2800標準控制和狀態(tài)字見表2。
3 dp從站診斷
當dp系統(tǒng)啟動、或主站的故障組織塊ob82(ob86)檢測到dp從站發(fā)生錯誤(或使用手動診斷功能)時，主站必須及時獲得從站的狀態(tài)及故障信息。dp從站的診斷數(shù)據記錄的0～2字節(jié)數(shù)據為從站的狀態(tài)信息，字節(jié)3以后的數(shù)據為從站的主站號、制造商id、及該設備狀態(tài)信息。
建立dp從站狀態(tài)共享數(shù)據塊db103，建立從站ng、ok狀態(tài)及診斷數(shù)據記錄rec數(shù)組變量，插入dp從站診斷程序功能塊fb102和數(shù)據塊db102。建立從站診斷dia_all、從站地址指針inx_sta、從站數(shù)目sta_qut、從站診斷首地址等變量，從站診斷請求dia_req、從站忙dia_busy、診斷返回值dia_ret、錯誤計數(shù)器err_cnt、從站診斷數(shù)據記錄dia_rec等靜態(tài)變量。
使用stl語言編寫診斷程序，便于使用地址寄存器ar1(ar2)編寫循環(huán)(條件跳轉)程序，流程圖見圖2所示。執(zhí)行從站診斷時，從站診斷標志置位，根據從站地址指針、從站診斷首地址計算出該從站的診斷地址，同時將錯誤計數(shù)器復位，從站診斷請求置位。調用系統(tǒng)功能塊sfc13讀取dp從站的診斷數(shù)據，dp診斷可能需要多次調用sfc13功能塊才能完成。從站診斷完成，從站忙標志為0時，根據診斷返回值數(shù)值判斷該從站診斷是否正確完成。當發(fā)生錯誤時，錯誤計數(shù)器加1，繼續(xù)執(zhí)行本從站診斷3次；當該從站診斷正確完成時，根據數(shù)據記錄數(shù)據和上述dp從站狀態(tài)信息表，判斷該從站處于ok或ng狀態(tài)，并將ok狀態(tài)、ng狀態(tài)、有用的診斷數(shù)據寫入從站狀態(tài)數(shù)據塊db103相關的數(shù)組中。
圖2 dp從站診斷流程圖
當該從站診斷正確完成，或發(fā)生錯誤重新診斷3次時，從站地址指針加1，進行下一從站的診斷，所有從站診斷完畢后，復位從站診斷標志。
4 讀寫變頻器智能從站
智能從站分配的地址為過程映像pi(或pq)，是連續(xù)性數(shù)據，必須注意讀寫數(shù)據的連續(xù)性。對于4字節(jié)及以下的連續(xù)性數(shù)據，如上述組態(tài)圖中的2ax模塊，可以使用(雙字)裝載或(雙字)傳送指令讀寫。對于4字節(jié)以上的連續(xù)性數(shù)據，如上述組態(tài)圖中的4ax模塊，不能使用兩個雙字裝載或傳送指令分兩步讀寫，只能使用系統(tǒng)功能塊sfc14讀取從站的連續(xù)性數(shù)據，sfc15寫入連續(xù)性數(shù)據到從站。
變頻器的過程字pcd(ppo類型1)，使用雙字裝載指令[l pid432 md532]，獲取變頻器的常用狀態(tài)信息及實際輸出頻率；使用雙字傳送指令[t md632 pqd432]，控制變頻器的啟停及設定頻率，注意頻率為最大頻率的百分比，其數(shù)值為16384時，表示100%。
變頻器的pcv參數(shù)字，如上述組態(tài)圖中的4ax模塊，使用系統(tǒng)功能塊sfc14和sfc15讀寫。首先確定需要讀寫(如電機電流、電機電壓、變頻器溫度、報警字、加速時間等)參數(shù)的參數(shù)pnu號及子索引ind號。依次為每個變頻器創(chuàng)建數(shù)據塊db41-55，建立讀參數(shù)數(shù)據記錄parr_rec、寫參數(shù)數(shù)據記錄parw_rec及參數(shù)數(shù)據存放par_data數(shù)組變量。
創(chuàng)建功能塊fb100和數(shù)據塊db100，建立變頻器地址指針inx_vlt、變頻器數(shù)量vlt_qut、變頻器起始數(shù)據塊db_int、變頻器piq首地址piq_int，變頻器piq地址piq_add、參數(shù)指針inx_par、參數(shù)條目數(shù)par_qut、錯誤計數(shù)器err_cnt等變量。建立讀寫參數(shù)命令組ary_cmd及正確響應信息組ary_rpok靜態(tài)數(shù)組變量，將讀寫參數(shù)的命令數(shù)據賦值給參數(shù)命令組ary_cmd數(shù)組變量，將對應的正確響應信息賦值給正確響應組ary_rpok數(shù)組變量。建立sfc14正確響應信息變量par_rpok、sfc15寫返回值ret_wrt、sfc14讀返回值ret_read變量。
使用stl語言編寫程序，流程圖見圖3所示。打開數(shù)據塊db103，根據變頻器地址指針，獲取本從站的工作狀態(tài)。如果該站工作正常，就讀寫該變頻器參數(shù)；否則，變頻器地址指針加1，讀寫下一臺變頻器參數(shù)。
圖3 智能從站讀寫流程圖
打開該變頻器數(shù)據塊，根據變頻器地址指針計算從站的piq地址。根據參數(shù)指針從靜態(tài)讀寫參數(shù)命令數(shù)組中獲取讀寫參數(shù)數(shù)據記錄，從正確響應數(shù)組中獲取正確響應信息。調用系統(tǒng)功能塊sfc15寫連續(xù)性數(shù)據。當sfc15指令執(zhí)行完成后，根據寫返回值分析寫數(shù)據是否正確完成，如果發(fā)生錯誤，繼續(xù)執(zhí)行sfc15指令3次。sfc15指令正確執(zhí)行完成后，讀參數(shù)或寫參數(shù)需要響應信息時，調用系統(tǒng)功能塊sfc14讀連續(xù)性數(shù)據，并將響應數(shù)據寫入讀參數(shù)記錄變量中。根據讀返回值、讀參數(shù)記錄數(shù)據和正確響應數(shù)據比較，分析讀寫參數(shù)是否正確，當讀寫參數(shù)發(fā)生錯誤時，繼續(xù)讀寫本參數(shù)3次；當參數(shù)正確讀出時，將數(shù)據寫入變頻器數(shù)據塊的參數(shù)數(shù)據數(shù)組變量中。
當本參數(shù)正確讀寫完成，或發(fā)生錯誤3次時，參數(shù)指針加1，繼續(xù)讀寫下一個參數(shù)，直至讀寫完本變頻器的所有參數(shù)。當變頻器所有參數(shù)讀寫完成后，變頻器地址指針加1，繼續(xù)讀寫下一臺變頻器參數(shù)，直至讀寫完所有變頻器。
5 結束語
煙箱輸送總線控制系統(tǒng)運行一年多來，各項性能指標達到了設計要求，運行穩(wěn)定可靠，受到用戶好評。西門子profibus現(xiàn)場總線系統(tǒng)具有傳輸速度快、連接站點數(shù)多、穩(wěn)定可靠(可組成安全冗余系統(tǒng))，具備強大的診斷功能，運行維護成本低，支持dp協(xié)議設備眾多的優(yōu)勢，必將在自動化控制系統(tǒng)中得到廣泛應用。
作者簡介
孫福澤(1969-) 男 工程師 副所長，從事西門子、歐姆龍、三菱、施耐德等plc自動化設備的研發(fā)。
參考文獻（略）
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
