PROFIBUS-DP通讯在门式起重机上的应用

PROFIBUS-DP通讯在门式起重机上的应用

于志民

（中铁科工集团轨道交通装备有限公司湖北省武汉市430200）

摘要：以PROFIBUS-D总线为基础，通过网络配置和参数设定来建立ＰＬＣ和传动装置之间的通讯，并通过参数的变化来实现对装置的启停控制，控制系统组态灵活，操作简单，扩展性好。基于此本文分析了PROFIBUS-DP通讯在门式起重机上的应用。

关键词：PROFIBUS-D；应用；通讯

1PROFIBUS基本功能

中央控制器读取从设备的输入信息并发送输出信息这一过程具有周期性。总线循环时间需要比中央控制（PLC）的程序循环时间短。通过相关研究表明，在大多数的应用场合中程序循环的时间一般约为l0ms。除了循环的用户数据传输外，PROFIBUS-DP同样提供了强有力的渗断和组态功能。数据通信是由主站和从站上的监控功能进行监控的。

PROFIBUSDP的基本功能可以总结如下：

1）传输技术：在实际工作中可以根据最大传输速率的不同来选用电缆和光缆两种传输介质。

2）现场总线存取：主站间的传递方式往往是令牌式传递，而主站与从站之间的传递方式为主一从传送，支持单主或多主系统。在对总线上的设备数量进行选择时，需要根据实际情况来定。

3）通信功能：使用点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）；循环主一从用户数据传送和非循环主一主数据传送。当用户数据在DPMI从站之间进行传输时，此时便需要按照确定的递归顺序自动执行。值得注意的一点是：DPMl和DP从站之间的数据传送一般可以分为三个阶段，分别是：参数设定、组态配置、数据交换。

4）运行模式：PROFIBUS-DP规范中对系统行为进行了详细的描述，以便能够在一定程度上保证各种设备的互换性。系统行为的确定往往需要根据DPMl的操作状态，这些状态由本地或总体的配置设备所控制，往往有如下三种状态：①运行：输入和输出数据的循环传送DPM1由DP从站读取输入信息并向DP从站写入输出信息；②清除：DMP1读取DP从站的输入信息并使输出信息保持为故障-安全状态；③停止：只能进行主-主数据传送DMP1和DP从站之间没有数据传送。

2系统配置

设计控制系统结构，如图1所示。配置一台触摸屏，用来直观显示汇流排及各机组的详细状态，以及报警信息等。西门子1200PLC通过Profibus-DP协议与PPU通信，读取PPU内数据，完成逻辑控制，并且能够将配电板主要数据通过Profinet通信传送到机舱报警系统，便于管理人员对设备的集中监测。PPU用来采集汇流排及发电机组数据，可对发电机组进行控制与保护。SIMOCODE用来控制及保护重要设备。

图1控制系统结构

3PROFIBUS-DP通讯应用

3.1PLC程序编写

①建立读取输入数据块DB50，DB50数据块用于暂时存储上位机的开关量和自定义转数的十进制数值，在PLC程序中寻址DB50数据块中的数据即可调用数据。S7-1200与ACS800的通讯主要是对PZD进行读写，为了编程方便，分别建立数据块存放变频器。

②将程序编写在功能FC内，可使主程序简单，便于查看。建立变频器状态判断功能FC2、读取输入功能FC3、逻辑控制功能FC4和输出控制功能FC5，然后在OB1主程序中进行调用；③电机控制程序。调用系统功能块SFC14和SFC15，分别用来读取和写入变频器过程数据PZD。

3.2DCS软件组态

3.2.1主站接口卡组态

在SCKey组态软件中，添加XP239-DP主站，配置DP组态，添加Sycon软件配置完毕的pb文件，并根据需要对其进行变量类型及位号的组态。对于模拟量输入模块，其数据类型均为有符号整数，下限为-32768，上限为32767。对于模拟量输出模块，上下限即为实际仪表量程，编码低字节为0，编码高字节为27648。所有变量均选择参与控制，这样后期再对备用点进行使用时就无需重新下载DP组态，不会对生产造成影响。组态完成后，可通过“查看控制位号”来查看变量地址，字节偏移/4即为变量地址。

3.2.2受控主控卡组态

在DP主站接口卡的受控主控卡内建立与DP主站接口卡相对应的半浮点型变量，主控卡与DP接口卡的通讯编程类似于DCS站间通讯的编程，区别在于需将原DP接口卡中的整形变量转换为半浮点型变量。对于模拟量输入模块，主控卡通讯编程GETMSG模块的STATION地址即为XP239-DP主站接口卡地址，SERIAL地址为通讯变量在XP239-DP接口卡中的地址。对于模拟量输出模块，SETSFLOAT模块的输入即为变量地址。

3.2.3下载调试

将DP组态和主控卡组态分别进行下载，即可有SUPCONDCS操作员对PLC系统进行实时监控和控制，而不必再对机械设备进行DCS改造，达到了改造目的。

4常见故障分析及解决方法

4.1DP通讯不正常

当遇到DP通讯不正常时，首先对上位机的硬件配置进行检查，检查其是否与现场设备的一致，同时也应该对波特率的设置进行检查，防止设置的过高。当上位机和CPU的运行都正常时，则需要检查下位机网卡。通过以往的检验，在检查这一部分时需要重点检查的是：1）DP线连接是否存在松动；2）DP接头是否存在一定的损坏；3）DP线是否存在短路现象。

4.2通讯不定时丢失

这种情况是最常见的通讯干扰，往往也是比较难解决的干扰。一当出现了这种情况，便需要从设备、接线、DP线长度、节点数等多环节进行逐一查找故障源。与此同时，外部电磁干扰也能够在一定程度上导致通讯的不定时丢失。

4.3加入设备无显示并出现干扰

这一现象的出现很有可能是因为DP地址冲突所致。上位机硬件组态中的地址与实际设备不相符，进而导致网络不能够识别。此时便可以对地址及硬件组态进行核实以便解决这一问题。实际经验告诉我们，当DP线过长时也有可能导致看不到新加的设备，或即便可以看到但通讯不正常等情况.鉴于此，当遇到这一情况时，我们应从地址冲突和DP线距离两个方面查找原因，解决问题。

在实际情况中，DP通讯故障往往与电气施工不当有一定的联系，比如上述中的：DP头接线存在问题，DP线剥离的长短不符合要求，或在现场施工过程中出现电缆拉伤、压伤等。由信号干扰而导致的DP通讯故障并不多见。所以在实际工作中，一旦遇到问题时，可以先从硬件入手检查判断故障原因。

总之，PROFIBUS-DP主要用于自动化系统中单元级和现场级通信，特别适合PLC现场分布式设备之间的快速循环数据交换，进一步加强对其研究非常有必要。

参考文献：

[1]黄敦华，崔跃芬.现场总线PROFIBUS-DP主-从站技术在变频调速系统中的应用[J].实验室研究与探索，2015，34（09）：136-140+246.

[2]何波丽，李胜旺.PROFIBUS-DP现场总线通信协议[J].河北工业科技，2009，26（05）：349-352.