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基于PROFIBUS-DP的在尾矿脱水自动化

时间:03-10 来源:互联网 点击:

1 引言

  随着制造业自动化和过程自动化中分散化结构的迅速增长,现场总线技术应用日益广泛,它实现了数字和模拟输入输出模块、过程调节装置于可编程序控制器plc和pc之间的数据传输,把i/o通道分散到实际需要的现场设备附近,从而使整个系统的工程费用、装配费用、硬件成本、设备调试和维修成本大为降低。现场总线profibus(中国国家标准gb/t 20540-2006 profibus规范)具有单元级领域的所有网络通讯功能,并能满足生产过程现场级数据可存取性的重要要求。笔者参与某铁精矿尾矿脱水处理系统生产自动化设计,本系统的特点是设备分布区域广,要求各设备既能单独控制完成自动循环,主控室主站也要能够给各设备发送控制数据,并采集各设备的运行数据便于分析和储存。根据系统特点要求采用profibus-dp高速现场总线通讯网络来构建整个系统,从而保证了系统的可靠运行。

2 系统组成

  profibus-dp主要应用于现场级,是一种高速(可达12mbit/s) 和便宜的通信连接,它被设计为设备级自动控制系统与分散的外围设备之间的通信,可以承担现场控制与监控的通信任务,具有较高的性价比,是当今实现自动控制系统理想的总线技术。profibus-dp的网络协议采用了osi参考模型的第一层物理层,第二层数据链路层和用户自己定义的用户层,这种精简的结构保证了数据的高速传送,特别适合plc与现场分散的i/o设备之间的通讯。profibus-dp是一个主站/从站(master/ slave)总线系统,主站决定总线的数据通信,当主站得到总线控制权时,没有外界请求也可以主动发送信息,主站可以是plc、pc 等;从站为外围设备(典型的从站包括输入/输出装置、阀门、驱动器和测量发送器等),从站没有总线控制权,仅当接受到信息给予确认或当主站发出请求时向它发送信息。profibus-dp有多种网络拓扑结构:总线形,星形,环形等。该系统采用总线形拓扑结构。

  2.1 尾矿脱水处理自动化系统

  该尾矿脱水处理系统由5台过滤设备和泵类风机等多台设备组成。自动化系统设计方案采用上位机+profibus-dp主站+从站的网络控制方式。上位机采用研祥工业控制计算机监控,组态软件采用simatic wincc6.2。上位机中插有通讯卡cp5611,通讯卡加入profibus驱动程序就可以作profibus网卡并支持profibus协议。采用s7-300系列plc的cpu315-2dp为主站,通过profibus通讯模块em277和分站s7-200交换信息,协调各单台压滤设备连锁和工艺步序排队。

  系统中的五台过滤设备各为一套完整的控制系统,采用s7-200 plc (cpu 224xp) +i/o模块 +em277+现场人机界面siemens mp277 +10.4”触摸屏等组成分站,负责控制立式压滤机的运行、模拟量信号处理、报警等本体设备控制,并通过profibus-dp现场总线网络实现对整个设备网监控系统的通信,用于实现实际生产中的典型流水线工艺。基于profibus-dp现场总线的网络监控系统的组成如图1所示。

图1 尾矿脱水控制监控系统网络图


  2.2 profibus dp 配置

  (1) s7-300与s7-200通过em277进行profibus dp通讯,需要在step7中进行s7-300站组态,再在硬件组态窗口中的菜单 optionàinstall new gsd,导入siem089d.gsd文件,安装em277从站配置文件。

  (2)在s7-200中不需要对通讯进行组态和编程,只需要将要进行通讯的数据整理存放在v存储区与s7-300的组态em277从站时的硬件i/o地址相对应就可以了。对于本工程控制系统的profibus dp 配置为在s7-300站组态五个em277子站,每个em277子站分别对应一套压滤设备。根据控制程序需要将每个子站的通讯字节数为8字节输入和8字节输出。五个em277子站的profibus dp 地址分别是:3,4,5,6,7。我们配置后的profibus-dp系统如图2所示。

图2 profibus-dp系统配置图

  3)组态完系统的硬件配置后,将硬件信息下载到s7-300的plc,当中下载完成后,将em277模块上的拨位开关拨到与硬件组态的设定值相一致。在s7-200中编写程序将进行交换的数据存放在与s7-300 plc的外设输入/输出存储区pi和pq相对应的v存储区中,打开step7中的变量表和step7 micro/win32的状态表可监控s7-300与s7-200通过em277的数据通讯。

2.3 wincc环境下cp5611通讯卡配置

  本节说明wincc使用cp5611卡通过profibus-dp连接s7-300的过程。

  (1) 首先对step7硬件进行组态:

  使用step7软件组态plc的硬件信息,将相应的板卡在hardware进行硬件组态,选择要连接wincc的对应端口指定为profibus,设置profibus端口的地址为2,在参数窗口下新建一个profibus网络并设置相应的参数。

  (2) profibus程序和设置参数:打开wincc工程在变量管理中点击simatic s7 protocol suite,右键点击profibus选择“系统参数”在对话框中选择“单元”查看逻辑设备名称,本项目名为“s7online”。

  (3)设置pg/pc接口:在windows控制面板中或在step7中选择“设置pg/pc接口”,如图所示,在“为使用的接口分配参数”里选择“cp5611(profibus)”,设置cp5611的通讯参数,在这里肯定要使用“dp”作为具体通讯协议。

  (4)添加通道连接设置:打开wincc项目工程在变量管理中打开simatic s7 protocol suite,右键点击profibus在点击”新驱动程序的连接”,在出现的对话框中输入名字”金正系统”(本项目名字)。在属性设置中把s7-300的站地址设备“2“,如图3所示。

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