PROFIBUS-DP总线在石油钻机电传动系统中的应用

为主站模式。然后，在profibus-dp的硬件列表中，按照实际器件型号，选择对应的硬件从站型号，拖拽到dp主站总线上，每一台硬件从站设备都需要设定好单独的profibus-dp地址。需要注意的是，触摸屏mp370的组态过程需要在protool软件里完成。这样，电传动系统的硬件组态过程就完成了。

4 dp协议应用设计

　　4.1 通信编程与参数设置

　　系统硬件组态完成后，基于profibus-dp的plc与各外围设备之间的数据传输是整个电传动系统的控制关键。由于基于profibus-dp的plc与各设备进行数据传输的方式是基本一致的，所以下文以plc与abf6se71变频柜之间的数据传输为例对profibus-dp通信进行介绍。

　　硬件组态后的abf通信区地址如图3所示，地址区i576-595共10个字，分别对应pzd1--pzd10共10个传输控制数据。其中，pzd1为abf控制字1，pzd2为abf主给定，pzd3为abf控制字2。这样，西门子s7-300 plc通过profibus-dp总线对6se71控制字的16位分别进行置位、复位，同时也对6se71施加了给定，这样就可实现6se71变频柜对所连接变频电机的各项控制。

图3 abf通信区

　　具体传输时，使用系统功能sfc15，将数据写入profibus-dp从站。在step7里编程如图4所示，便将数据表中的四个待传字传送到6se71变频器对应的地址单元i576—583。依此方式，继续向6se71变频器传送余下的6个字。

图4 通信传输程序

　　同样，plc也可以将6se71变频柜的状态字或运行数据读入plc，以供plc内部程序处理需要。具体读取时，使用系统功能sfc14，将数据从profibus-dp从站读入plc。在step7里编程如图5所示，便将6se71变频柜地址为q576-583的四个字读入到plc中的数据表中。

图5 通信读取程序

　　要使6se71变频柜能够用plc通过profibus-dp进行控制，也需要对变频器的参数进行设置。主要参数设置有：

p918=12；(6se71从站地址)
p554.001=3100,
.002=22；(起动)
p443.001=3002,
.002=544；(主给定)
p566.001=3107,
.002=10；(复位)
p734.001=32；(状态字1)
.002=151；(实际速度)
.003=33；(状态字2)

　　依照以上设定方式，逐一对各直流调速柜进行设定后，进行系统联调，电传动系统能够按照设定要求可靠工作。

　　4.2 现场总线抗干扰对策

　　在大型的设备运行调试过程中, 减少干扰是最基本的，这是全数字控制系统的一个重要问题。抗干扰设计是传动系统的重点综合性问题，本设计中也存在这样的问题，如果处理不好会造成各种各样的现场问题。目前，大多数情况下还是依据经验的积累来选择抗干扰措施。在设计中，可以考虑以下一些措施[5]：

　　(1) 交流进线过电压吸收装置：可在发电机出线、房体进线处安装电涌保护器spd或者阻容吸收装置。

　　(2) 动力屏蔽：系统中直流输出与变频输出均具有极强的瞬变电压干扰能力，含有较多的高次谐波，因此全部的动力输出均考虑采用屏蔽电缆，可以有效地抑制动力输出对控制信号的干扰。

　　(3) 控制屏蔽：全部控制电缆也采用屏蔽电缆，屏蔽层两头接地，可以防止强干扰进入控制回路。

　　(4) 分开布线：电控房内外都实施动力与控制分开布线，电缆槽考虑设有动力与控制隔离槽，特别注意通信电缆应单独铺设。房外布线时要注意这一点。

　　(5) 接地措施：系统采用tn-s接地方式，零线与地线分离，房内设置接地母线，电机侧也要没置接地装置，并保证可靠接地。

　　(6) 控制电源隔离：独立的供电模块提供稳定的直流24v和直流10v电源，以确保控制电源的稳定和不受干扰。

　　(7) 信号隔离：进入变频柜和直流调速柜的开关量信号和进入plc总线系统的外部开关量信号经过中间继电器的转换与隔离，可以防止强干扰直接窜入。

5 结束语

　　实验证明，基于profibus-dp的zj40d钻机电传动系统能够可靠工作，各部分均能按照设计要求工作，并具有profibus-dp和bypass两种控制方式，保证钻井过程可靠进行。基于profibus-dp的石油钻机电传动系统，不仅可以提高钻井工艺的自动化水平，最大限度地提高生产效率，还可提高了钻井系统的一体化程度。正是由于profibus-dp现场总线的应用，可以方便地与现场的工业设备进行连接，并且安装、调试、维护、更换都很方便。