談PROFIBUs-DP現(xiàn)場(chǎng)總線在飲料超凈灌裝機(jī)上的應(yīng)用

1、談PROFIBUs-DP現(xiàn)場(chǎng)總線在飲料超凈灌裝機(jī)上的應(yīng)用    關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線；PROFIBUs_DP系統(tǒng)i超凈飲料灌裝機(jī)；PLC控制：變頻器現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)控制系統(tǒng)中最為廣泛和實(shí)用的技術(shù)之一。飲料灌裝機(jī)是飲料生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，將直接影響到生產(chǎn)的效率與產(chǎn)品的品質(zhì)。全自動(dòng)超凈飲科灌裝機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)多環(huán)節(jié)、多輔機(jī)的組合機(jī)組，設(shè)備每部分有序協(xié)調(diào)的配合，準(zhǔn)確地對(duì)料位、溫度、壓力等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行控制。整個(gè)灌裝生產(chǎn)過程中，按設(shè)定的工藝要求對(duì)設(shè)備環(huán)境進(jìn)行控制，對(duì)包裝材料進(jìn)行消毒處理，并連續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)行產(chǎn)品的灌注、密封和輸出。利用可編程控制器PLc結(jié)合PRO

2、FIBUs-DP現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)整個(gè)灌裝和輸送過程進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行記錄、顯示及警報(bào)輸出。 1 PRoFlBUS_DP網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)及硬件基礎(chǔ) PROFlBUS是現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的最早的現(xiàn)場(chǎng)總線之一，PROF舊Us是PROcess Fleld BUs的縮寫，和現(xiàn)在使用的眾多其他總線系統(tǒng)一樣，PROFlBus的目的也是用DCS系統(tǒng)代替原先的集中自動(dòng)控制系統(tǒng)。 在集中自動(dòng)控制系統(tǒng)中，主PLC和每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(如傳感器、電機(jī)、控制器等)有直接的物理連接，隨著系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，現(xiàn)場(chǎng)電纜線路會(huì)大量增加。設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)安裝，調(diào)試及維護(hù)的成本會(huì)大量增加。 在DCS控制系統(tǒng)中，用一條電纜貫穿主PLC和每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，

3、這條通訊線可以連通單機(jī)、整條自動(dòng)流水線一甚至整個(gè)工廠。理論上這樣的結(jié)構(gòu)會(huì)有利于更快的設(shè)備安裝、調(diào)試與維護(hù)。極大降低成本，提高系統(tǒng)可靠性。 PROF舊US總線又分成三部分：(1)PROF舊USPA(PROCEsS AUTOMATl0N)主要傾向與安全場(chǎng)合的過-程控制；(2)PROF舊US DP DECENTRALlZED PER JPHERY主要傾向于工廠自動(dòng)化：3)PROFlBusFMS(FieIdbusMessage Specofication)主要傾向于數(shù)據(jù)交換量大實(shí)時(shí)性要求較低的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。 PROF舊US_DP目的是提供現(xiàn)場(chǎng)水平上的快速的數(shù)據(jù)收發(fā)。規(guī)則比較簡(jiǎn)單，他的用途就是大的設(shè)備I

4、如PC、PLc等)和多數(shù)的小設(shè)備(如傳感器、驅(qū)動(dòng)器、電磁閥等)交換信息。 現(xiàn)在還演變有其他的PROF舊US，像PROFIsafe用于故障安全設(shè)備的通訊，PROFIdrive用于電氣驅(qū)動(dòng)的通訊，例如伺服控制。這些都建立在PROFlBUSDP的基礎(chǔ)上。 PRODIBus-DP使用Rs-485串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，它使用屏蔽雙絞線，數(shù)據(jù)傳送速度可達(dá)到最高12Mbit/sec(受電纜長(zhǎng)度限制)。 1.1傳輸特點(diǎn) 每個(gè)PROF舊US段的最大長(zhǎng)度可達(dá)到12D0米。總線的長(zhǎng)度與通訊速度有以下的對(duì)應(yīng)關(guān)系(Kbitsse c)： 9.6，19.2，45.45，或93.75 大1200米: 187.5最大

5、1000米： 500最大400米： 1500最大200米： 3000，6000，12000-N大100米： 傳輸速度越高，傳輸?shù)木嚯x越短。 1.2電纜接頭的定義 電纜接頭的定義如圖1所示，RS485的9針D型連接器的針腳分配立如下：針腳號(hào) 信號(hào)規(guī)定1 ShieId 屏蔽，保護(hù)地 2 M2424V 輸出電壓的地 3 R×DTxD-P 接收數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)陽極( ) 4 CNTR-P 中繼器控制信號(hào)(方向控制) 5 DGND 數(shù)據(jù)傳輸勢(shì)位對(duì)地5V- 6VP 終端電阻p的供給電壓，(P5v) 7 P24 輸出電壓24V 8 RxDTxD-N 接收數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)陰極一 9 CNTR-N 中繼器控制

6、信號(hào)方向控制 如果采用專用的PROFlBUs_DP連接頭，雙絞線直接連接A，B即可。 PROFlBUS使用主從關(guān)系的通訊配置，單網(wǎng)絡(luò)段最多可連接32個(gè)獨(dú)立的設(shè)備(主或從)。通過中繼器連接的站點(diǎn)可以擴(kuò)展到126個(gè)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多允許9個(gè)網(wǎng)絡(luò)段。但是網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)不能超過3個(gè)中繼器。DP網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)主干網(wǎng)，所有的設(shè)備都是連到主干網(wǎng)上的分支。 在網(wǎng)絡(luò)的起點(diǎn)和終端必須配有電源供給的終端電阻，用來維持總線的電氣平衡(圖2)。 1.4協(xié)議 協(xié)議如圖4所示：每一個(gè)從設(shè)備必須用一個(gè)GSD文件描述特性，以便于被主設(shè)備識(shí)別。 PROFlBUS-DP設(shè)備的GSD-文件：(1)在GSD文件中描述每一個(gè)PROFIBUS-DP設(shè)

7、備的特性：(2)每個(gè)設(shè)備的GSD文件用設(shè)備的電子數(shù)據(jù)單來表示：(3)GSD文件包含所有設(shè)備的特定參數(shù)如：支持的波特率、支持的信息長(zhǎng)度、輸八/輸出的數(shù)據(jù)量、診斷信息的含義、對(duì)模擬設(shè)備有效的選擇；(4)GSD文件由設(shè)備制造商建立：(5)每一個(gè)設(shè)備類型分別需要一個(gè)GSD文件：(6)PROFlBUS用戶組織提供GSD編輯程序它使得建立GSD文件非常容易，(7)GSD編輯程序包括GSD檢查程序它確保GSD文件符合PROFiBUS標(biāo)準(zhǔn)；(8)在PROFIBUS網(wǎng)頁httpW中構(gòu)成了一個(gè)GSD文件庫。 1.5信號(hào)電平 信號(hào)電平如圖5所示， 2法國(guó)西得樂(sIDE L)的全自動(dòng)超凈灌裝機(jī)組控制系統(tǒng)組成 西得樂

8、超凈灌裝機(jī)由灌裝輸送系統(tǒng)，無菌隔離系統(tǒng)，機(jī)器內(nèi)部空間清洗與消毒系統(tǒng)幾部分組成。組合機(jī)組的網(wǎng)絡(luò)配置如下：        該控制系統(tǒng)是一個(gè)典型的PROFIBUs_DP的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。人機(jī)界面為B R工控機(jī)，通過一個(gè)RS232至PROFIBUSDP的網(wǎng)關(guān)與主控制器CPU通訊。 首先，組合機(jī)組是一個(gè)雙主網(wǎng)絡(luò)的PROFlBUs_DP系統(tǒng)(圖6)。 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一：主可編程控制器是西門子$7317-2DP CPU，主要控制灌裝和輸送等關(guān)鍵工藝過程。網(wǎng)絡(luò)的通訊波特率為1.5MB/S。從站包括有西門子ET200S和ET200L模塊

9、，電機(jī)驅(qū)動(dòng)為DANFOSS帶DP協(xié)議的FC300系列變頻器，氣動(dòng)閥采用FESTO的緊湊型DP協(xié)議閥島cPV系列。從站30#TB70-Spmy co?trol是西門子lMl517CPU，用于控制機(jī)器內(nèi)部環(huán)境的清洗于消毒。從站31#1CBWMe Room西門子lMl 517CPU主要控制控制機(jī)器內(nèi)部環(huán)境的層流與正壓：同時(shí)31#從站也是第二個(gè)陽OFlBUS DP主系統(tǒng)的主站(圖7)。 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)二：主可編程控制器是西門子M1517cPU。其作為從站的DP網(wǎng)絡(luò)地址是31#，作為主站的DP網(wǎng)絡(luò)地址是40#。網(wǎng)絡(luò)的通訊波特率也是1 5MBS?，F(xiàn)場(chǎng)模塊主要是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的DANF0ss帶DP協(xié)議的FC300系列變

10、頻器和集成安裝的DANFOSS變頻器FCD300(圖8)。 由于網(wǎng)絡(luò)二的主控制器同時(shí)又是網(wǎng)絡(luò)一的從站，因此需要在網(wǎng)絡(luò)一的硬件配置中，對(duì)該站點(diǎn)進(jìn)行配置，這樣兩個(gè)cPU之間就可以通過輸入輸出點(diǎn)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換(圖9)。 系統(tǒng)根據(jù)以上的模塊化設(shè)計(jì)，使各塊工藝流程和自控系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，可以滿足復(fù)雜系統(tǒng)的多任務(wù)協(xié)同安裝調(diào)試工作，提高了工作效率。3結(jié)語 采用了PROFjBUS DP現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)，具有布線簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試方便，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便快捷的優(yōu)點(diǎn)，不僅降低了成本，而且提高了設(shè)備的運(yùn)行效率，提高整個(gè)系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行，減少后期維護(hù)。 參考文獻(xiàn) 1唐濟(jì)楊.PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用大全M2002。 2李百煌PROFIBUS介紹與技術(shù)手冊(cè)M.19