通用变频器在交流调速控制系统的应用 二

基于PROFIBUS现场总线网络的变频调速控制系统

摘要：现场总线控制系统是信息数字化、控制分散化、开放式互可操作的新一代工业自动化控制系统。PROFIBUS现场总线是工业自动化控制领域最流行的控制技术之一，针对该总线的工作原理和特点，本文介绍了PROFIBUS—DP的特点，探讨了SIEMENS MM系列变频器连入PROFIBUS—DP的硬件和软件结构及在该系统中的应用情况。详细分析了系统的网络拓扑结构，系统中主站和从站的建立，变频器GSD文件的导入，论述了变频器在总线系统中的控制字（PQW）和状态字（PIW）的数据格式，界面的生成，特别是详细探讨了令牌方式与主从方式相结合的存取控制方式、主从方式的优先级程度、令牌传递过程以及逻辑环的建立与环上站的增减，给出了PROFIBUS网络中FDL 帧的结构，比较完整地讨论了该总线的通信原理，说明了这种技术的应用前景。随着电力电子技术以及控制技术的发展,使得交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛的应用。变频调速技术也是一种广泛采用的控制方法之一，PROFIBUS 现场总线加变频器的控制技术将在各领域得到广泛的应用。现场调试和运行表明，监控系统安装维护方便，运行稳定、可靠；监控软件功能齐全，人机界面友好，使用方便。

关键词： 变频器  现场总线  PROFIBUS-DP   通讯原理   GSD文件  数据格式

目  录

摘要……………………………………………………………………………….………Ⅰ

Abstract………………………………………………………………………………………Ⅱ

第1章  概述.1

1.1 现场总线的发展概况1

1.2 本课题的研究意义3

1.3 本课题的发展趋势5

  1.3.1现场总线标准化……5

  1.3.2转向工业以太网络.………………6

  1.3.3多种总线竞争…………………………….6

  1.3.4管控一体化.7

第2章  系统硬件设计.8

2.1 系统硬件组成.8

  2.1.1系统拓扑结构图.…8

  2.1.2硬件配置………………………………………………………………9

  2.1.3元器件明细表.……………………………………………………………10

2.2 外围电路图设计11

  2.2.1外围电路图.11

  2.2.2外围电路图分析.11

       2.2.3外围电路元件选型.13

第3章  PROFIBUS现场总线的通讯原理…………………………………15

3.1 PROFIBUS的协议结构…….…………………………………………15

3.2 PROFIBUS总线存取协议………………………….…………………17

  3.2.1令牌的传递…………………………………………………………………18

  3.2.2逻辑环的建立………………………………………………………………19

  3.2.3站的增减……………………………………………………………………19

  3.2.4主从方式的优先级调度……………………………………………………19

3.3  PROFIBUS-DP介绍……………………………….…………………21

  3.3.1 PROFIBUS-DP的基本功能………………………………………………22

  3.3.2 PROFIBUS-DP基本特征…………………………………………………….22

  3.3.3 PROFIBUS-DP系统配置和设备类型…………………………………….22

3.4  PROFIBUS传输技术……………………………………………………………23

3.4.1  RS-485传输技术基本特征………………………………………………23

3.4.2  RS-485传输设备安装要点………………………………………………23

3.5  系统行为……………………………………………………………25

3.6  DPM1和其他设备间的循环数据传输……………………………………….…26

3.7  同步和锁定模式………………………………………………………………….26

3.8  保护机制………………………………………………………………………….26

3.9  扩展DP功能…………………………………………………………………………….…26

3.10  S7-400、S7-300的数据交换…………………………………………………27

第4章  软件设计………….…………………………………………………28

4.1  STEP7软件介绍…………………………………………………28

  4.1.1  STEP7的对象……………………………………………………………….28

  4.1.2  STEP7的项目……………………………………………………………….29

4.2  电子设备数据库文件（GSD）说明…………………………………………….29

4.3  变频器从站的建立及参数的设置………………………………………………30

4.3.1  系统结构及参数设置………………………………………………………30

4.3.2  变频器从站的建立及参数的设置…………………………………………31

4.4  PLC和存储点的地址分配………………………………………………………32

4.5  程序及说明………………………………………………………………………35

4.5.1 程序说明…………………………………………………………………….35

4.5.2  控制程序……………………………………………………………….…37

第5章  操作与调试…………………………………………………………44

5.1  PROFIBUS-DP系统的安装………………….………………………44

5.2  PROFIBUS-DP系统调试运行…………………….………………………….45

5.2.1  系统初步检测………………………………………………………….…45

5.2.2  使用测试工具BT200检测………………………………………………45

5.2.3  DP输入和输出信号测试……………………………………………….…46

结束语………………………………………………………………………………………47

参考文献…………………………………………………………………….48

致谢………………….………………….………………………………49

附录………………….………………………………………………………50