几种现场总线协议在造纸机电气传动中的应用.pdf

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1、研究与应用化工自动化及仪表，2010，37(2)：70-72ControlandInstrumentsinChemicalIndustry几种现场总线协议在造纸机电气传动中的应用孟彦京，陈卓(陕西科技大学，西安710021)摘要：介绍Modbus、PROFIBUS—DP和DevieeNet三种现场总线通讯协议，结合硬件配置和软件设计详细地说明了它们在不同的造纸机电气传动控制系统中的应用方法和设计思想，通过实例分析了几种现场总线协议在造纸机电气传动控制系统中的适用场合及其优势所在。关键词：现场总线；通讯协议；造纸机；电气传动中图分类号：TS736文献标识码：A文章编号：

2、1000-3932(2010)02-0070-031引言现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制设备之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术⋯。它可以把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统与控制系统【21。在造纸机工业现场的电气化控制系统中，现场总线的应用尤为重要，它是实现控制级(PLC控制器)与传动级(变频装置)之间连接的重要桥梁。文章中将详细介绍Modbus、Profibus等几种常用的现场总线在造纸机电气传动控制系统中的应用。2Modbus2．1Modbus协议Modb

3、us协议是应用于PLC或其他控制器上的一种通用语言，此协议定义了一个控制器能识别使用的消息帧结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的⋯。它描述了控制器请求访问其他设备的过程，如何响应来自其他设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。控制器通信使用主一从技术，即某一主设备能主动查询，其他从设备根据主设备查询提供的数据做出响应。主设备可以单独和从设备通信，也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信，从设备返回一个消息作为响应，如果是以广播方式查询的，则不做任何响应。Modbus协议建立了主设备查询的格式：设备(或广播)地址、功能代码、所有要发送的数据、一个错误检测域。从设备响

4、应也由Modbus协议构成，包括确认要动作的域、任何要返回的数据和一个错误检测域⋯。如果在消息接收过程中发生一个错误，或从设备不能执行命令，从设备将建立一个错误消息并把它作为响应发送出去。下面以Siemenss7-300PLC和ABBACS600系列变频器组成的造纸机传动系统做简要说明。2．2Modbus通讯在造纸机传动系统中的应用2．2．1系统组成系统组成由图1所示，其中ABBACS600系列变频器内置RS485接口，不用Modbus通讯卡即可直接用Modbus通讯；ADAM模块为RS232转RS485模块。卜位机2擒0：箔I一变颧器¨变频器lMI图lModbus通

5、讯的造纸机电气传动系统2．2．2程序实现首先，在全局数据块中为给定转速、实际转速、转矩、电流等主要变量分配地址¨J。选择一个区域用来定义消息帧格式以及CRC校验运算的变量。除此之外，为了保证程序的可靠性，定义大量的标志位，CRC校验成功位、Modbus接收数据成功位、Mod—bus发送数据成功位等。具体的Modbus通讯子程序设计流程图如图2所示。其中数据帧格式在全局数据块中已经定义，所以，这里只要调用即可进行通讯设置。设置和CP340相关的FB2功能，主要完成主设备，即PLC收稿日期：2009—1I-28(修改稿)第2期孟彦京等．几种现场总线协议在造纸机电气传动中的

6、应用·7l·的查询格式的设置。设置和CP340相关的FB3功能，则是完成从设备响应消息的设置。调_I}IMmIhlls通讯子程序设置读圾从点宴际数捌的Modbus／时l数据格式设骨和(：P340通讯相关的}’

7、；2功能没置和f：P340通讯棚关的rB3功能调用FR2拔收从传动点实际数据接收数据使能f々置I．发送数据使能俯清0接收数据使能f0清0．发送数据使能仲置—————————∑—j!========调蚪IFB31bJ从传功点发送数发送数据使能位清O．接收数据使能{t置图2Modbus通讯子程序流程图实际中，由于查询通讯方式的使用，Modbus通讯协议完成造纸机电气

8、传动控制可以很好地控制速度精度，但是系统的响应时间比较慢，因此该方式适用于传动点不多的中小型造纸机。3PRoFIBUSPROFIBUS是一种国际化的、开放的、不依赖于设备生产商的现场总线标准。在造纸机电气传动控制系统中，常使用PROFIBUS—DP通讯来完成相应的控制要求。3．1PROFIBUS-DP协议结构PROFIBUS的协议结构如图3所示。PROFIBUS协议是应用令牌方式的典范，它旨在满足介质存取。发送成功F][返回主程序信，必须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务；在复杂的程序控制器和简单的I／O设备(从站)