PROFlBUS总线在西门子840D i数控系统中的应用

传统数控机床控制系统的CNC,驱动器、PLC,I/O模块等装置一般采用4一20mA模拟量信号或24V开关量信号，通过电缆进行信号传递，存在线路连接繁多、系统信号稳定性、抗千扰性差等问题。现场总线技术是一种实现现场级设备数字化通信的网络技术，它使控制系统与设备具有了数据通信能力。现场总线技术的出现和发展，使得构建一种全数字、全开放的控制系统成为可能，导致了传统控制系统结构的变革。现场总线通信方式使用一根通信电缆，将所有符合现场总线标准的现场设备连接到控制器，形成设备的数字化通信网络。随着技术发展，数控系统也越来越多地采用现场总线技术，如:SIEMENS 840D系统采用的MPI总线、FANUC 18i系统采用的FSSB总线、FAGOR 8055系统采用的SERCOS总线技术等，这些现场总线均适用干数字伺服和运动控制系统中的高速串行实时通信的要求，得到了广泛的应用。840Di数控系统是西门子公司推出的先进开放式数控系统之一，应用面广泛，和模拟驱动装置、数字驱动装置都能兼容配置，采用带有位置控制的PROFIBUS-DP，用于驱动和UO统一的现场总线连接，提高了系统可靠性、开放性。

1 PROFIBUS简介

PROFIBUS作为符合欧洲标准EN50I70的现场总线系统，是一种国际性的开放式的现场总线标准，是目前应用范围最广的现场总线。PROFIBUS由三个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP, PROFIBUS-PA,PROFIBUS-FMS。其中PROFIBUS-DP协议主要用于分布式控制系统的高速数据传输，尤其适合自动化控制领域的应用。PROFiBUS-DP流体型结构确保了数据传输能快速有效地进行，基干RS-485标准的物理层，两线差分系统，具有极强的抗干扰性，墓于OSI参考模型，开放性好，不同厂家的设备都可挂到同一总线上运行，解决了因不同品牌而不兼容的问题。PROFIBUS-DP可使分散式数字化控制器从现场层到控制层网络化，系统分为主站和从站，是一种单主站、多从站的网络结构。主站决定总线的数据通信，可以主动发送信息。从站为外围设备，如输人输出设备、驱动器等，它们没有总线控制权，仅对接收到的信息给予确认或当主站发出请求时向它发送信息。

2 控制系统组成连接

附图为840Di数控系统的PROFIBUS结构图。840Di数控系统的CNC,驱动器、I/O模块等装置通过PROFIB US总线进行连接，其中PCU50实际是一台在WINDOWS NT环境下安装了HMI软件(人机交互)的控制计算机，PP72148是PLC IIO模块，数控系统通过PROFIBUS总线与ADI4模块进行信息交换，通过ADI4模块向驱动装置给出lOV模拟指令电压，并且由ADI4模块接受编码器或光栅尺的 TTL方波信号。PCU是主站，AD14模块、PP72148模块、驱动器是从站。在连接中需要注意的是，当使用推荐的西门子Profibus插头时，主站和最后一个从站的连接插头开关要置于“ON”的状态，其他的连接擂头开关要置于“OFF”的状态。

840Di数控系统灼PROFIBUS结构图

3 PROFIBUS参数设置

在840Di数控系统NCK的CHANNEL DIAGNOSE模块中包含NC全局诊断数据，需要设置的有:

(1) DpBusCfgCycleTime主控所要求的扫描所有从控一次的时间。

(2) DpBusCfgDataTime据交换时间。

(3) DpBusCfgNumBus总线的号。

(4) DpBusCfgValid有效的总线配置数据。

(5) DpBusstateNumActiveSlaves通过总线可存取的从控个数。

(6) DpSlaveCfgBusAddr总线上从控的地址等参数。

4 系统组态

在对总线系统进行组态时，用户需要对作为DP从站的AD14模块、PP72/48模块、驱动器与主站的关系作出规定。DP系统组态的描述包括站地址、所使用的总线参数等。

(1)安装PCU50软件和SETP7等软件，打开STEP7并新建一protect文件，如840di_tk42,

　　(2)对主站进行硬件组态，插入SIMATIC 30QSTATION,并打开，双击hardware，在组态硬件栏的PROFIBUS DP中找到SINUMERIK 84QDi with PLG3I5-2AF并双击后产生一对话框。点Nekwork setting，设置传送速率为LSM, DP扫描时间为2ms。编译一遍看是否出错，如出错，则根据提示修改时间，如不错，则下一步。

(3)对从站进行硬件组态，点PROFIBUS线，在组态硬件栏的PROFIBUS DP中分别找到ADI4模块、PP72J48模块、驱动器的对话框，设置相应站地址、传送速率、扫描时间等参数。

(4)硬件组态完成后，可通过STEP?的编译功能检查硬件组态配置的正确性。

5 结语

840Di数控系统采用了PROFIBUS-DP总线连接后，与传统数控系统比较，提高了整个系统的可靠性、开放性和兼容性。需要注意的是，PROFIBUS-DP总线的地址分配、系统组态比较灵活，需要调试人员根据控制系统的硬件配置实际情况来相应激活PROFIBUS总线通讯。