PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線在裝盤機(jī)中的應(yīng)用

摘要：裝盤機(jī)現(xiàn)場傳感器及執(zhí)行器多而分散，采用PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線，克服了傳統(tǒng)的敷線量大、故障點(diǎn)多、安裝調(diào)試?yán)щy等缺點(diǎn)，大大提高了機(jī)器的電氣性能。
關(guān)鍵詞：PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線；裝盤機(jī)；應(yīng)用
　　現(xiàn)場總線是工廠自動化進(jìn)程中現(xiàn)場級通信的一次數(shù)字化革命，它是連接控制系統(tǒng)中現(xiàn)場裝置和設(shè)備的雙向數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)，使自控系統(tǒng)與設(shè)備加入工廠信息網(wǎng)絡(luò)，成為企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)底層，直到生產(chǎn)現(xiàn)場。現(xiàn)場總線設(shè)備不需要框架、機(jī)柜，可以直接安裝在現(xiàn)場導(dǎo)軌槽上。它以數(shù)字二進(jìn)制信息代替?zhèn)鹘y(tǒng)的觸頭開閉信息，只需一根電纜線就能傳輸大量電的信息，大幅度提高工作的可靠性。
1 PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線簡介
　　PROFIBUS（過程現(xiàn)場總線）是一種標(biāo)準(zhǔn)化的、開放式的通訊網(wǎng)絡(luò)。它由三個兼容部分組成，即PROFIBUS—DP、PROFIBUS—PA、PROFIBUS—FMS。其中PROFIBUS—DP是一種高速且價廉的通信連接，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I／O的通信。可取代原設(shè)備級的4～20mA（模擬量）／24V DC（開關(guān)量）信號傳輸。本文介紹的就是DP部分的應(yīng)用。一個完整的PROFIBUS— DP網(wǎng)絡(luò)是由相應(yīng)的模塊、總線電纜及終端電阻組成的，由與之相兼容的PLC或控制器進(jìn)行控制。通常包括一個單獨(dú)的主站（PLC）和一些從站，主站和從站之間采用主一從方式進(jìn)行工作；在一個系統(tǒng)中可有多個主站，主站之間通過令牌傳送方式，以保證每個主站在一個確切規(guī)定的時間內(nèi)得到總線存取權(quán)（令牌），主站得到令牌時可與從站通信，每個主站均可向從站發(fā)送或讀取信息。它可容納大量的I／0點(diǎn)，一個系統(tǒng)最多可有126個節(jié)點(diǎn)，數(shù)千個模擬量和數(shù)字量。每個模塊均有LED提供各種診斷信息，輸入輸出通道有與之相關(guān)的雙色LED來指示它們的狀態(tài)。模塊的故障狀態(tài)信息可以通訊到PROFIBUS—DP的主站上，可由控制程序進(jìn)行處理。在現(xiàn)場模塊的上部是一個5針的minifast接插件，用于提供電源，它有兩個獨(dú)立的電源回路，一個是“BUS”回路，為模塊及輸入通道提供電源；另一個是“POWER”回路，為輸出通道提供電源。
2 PROFIBUS—DlP在裝盤機(jī)中的應(yīng)用
　　我公司生產(chǎn)的YJ35A裝盤機(jī)，是一種采用傳統(tǒng)觸點(diǎn)控制方法將煙支或濾嘴棒自動裝到盤上的設(shè)備。機(jī)器上有八個交流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制，并且布置有大量的傳感器，是較為復(fù)雜的輸送系統(tǒng)。現(xiàn)場設(shè)備是通過4～20mA 的電流信號與計算機(jī)交換信息，這種傳輸方法現(xiàn)場安裝工作量大、投資高、傳輸精度較低、易受干擾。最近，我公司在對其電氣控制系統(tǒng)的升級改造中便成功地采用PROFIBUS—DP取代原來的傳統(tǒng)觸頭開閉控制，開發(fā)出了新一代產(chǎn)品YJ35C。
2．1 硬件系統(tǒng)
　　YJ35C電氣控制系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。控制系統(tǒng)以西門子6ES7 314CPU為核心，配置了數(shù)字量I／0模塊6ES7 322、通訊處理器6GK7／342。TURCK公司總線電纜RSSW RKSW 455— 4M、電源電纜RKM50—5XOR—RSM、電源T型接頭RSM一2RKM 50、現(xiàn)場模塊FLDP—IM8、FLDP—10M248、FLDP —IMl6及終端電阻RSS4．5一PDP—TR等組成PROFIBUS—DP控制系統(tǒng)。

　　PLC S7 I／O模塊主要連接電控柜斷路器、接觸器、按鈕、指示燈、變頻器等執(zhí)行器件。TURCK公司PROFIBUS—DP現(xiàn)場模塊防護(hù)等級為IP67，可以直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場。現(xiàn)場傳感器、執(zhí)行器就近連接在PROFIBUS—DP現(xiàn)場模塊上。
　　網(wǎng)絡(luò)末端安裝終端電阻，用來吸收網(wǎng)絡(luò)信號傳輸過程中的剩余能量，起到穩(wěn)定和調(diào)整信號的作用。
2．2 軟件程序簡介
　　控制系統(tǒng)軟件框圖如圖2所示。物料流從傳送區(qū)送到料斗，從那里由裝盤系統(tǒng)裝到盤中，在生產(chǎn)方式中，物料流也可經(jīng)過物料傳送裝置傳送到下游機(jī)器。空盤輸送裝置將一個空盤送到裝盤系統(tǒng)下方，裝盤系統(tǒng)保證將盤均勻裝滿，在裝盤過程中，垂直下降盤臺有兩條鏈驅(qū)動緩慢降下。裝盤完成后，將盤降到滿盤輸送裝置上，然后滿盤臺把它輸送到滿盤提升機(jī)的下位盤臺上。滿盤提升機(jī)將盤提升到方便的高度，以便運(yùn)走。

2．2．1 物料流的傳送程序
　　物料經(jīng)由手動取樣和垂直提升送到Y(jié)J35C料斗。M6電動機(jī)直接驅(qū)動水平輸送帶，而且通過離合器Y2間接驅(qū)動垂直提升帶，光電開關(guān)B52和B53用來監(jiān)測料位，分別控制M6轉(zhuǎn)動或離合器Y2開合，電動機(jī)的速度可變頻調(diào)速，而且用時鐘脈沖控制，時鐘脈沖由接近開關(guān)BIO0與定時圓盤產(chǎn)生。B53不被遮擋，Y2脫開，垂直提升帶停止；B52不被遮擋，M6經(jīng)一段時間延長后停止，并通過電阻器降速。物料區(qū)傳感器安裝圖見圖3。

2．2．2 空盤輸送程序
　　當(dāng)一個盤已完全裝滿時，接近開關(guān)B60動作，電動機(jī)M3啟動，輸送軌往前進(jìn)，把下一個盤放到裝盤系統(tǒng)下方，當(dāng)輸送機(jī)正在返回其原始位置時。促動器將順序促動B36、B35、B37等接近開關(guān)。B36遮擋，打開裝盤系統(tǒng)，B35遮擋，停止輸送軌移動，B37遮擋，啟動盤的下降過程。
　　如空盤臺上無空盤，B38就不被遮住，又如空盤在輸送過程中被卡住使1336不動作而導(dǎo)致生產(chǎn)線停止，出現(xiàn)如此等故障時，會通過DP2現(xiàn)場總線接通信號燈，發(fā)出警告信號。在發(fā)生故障時，空盤輸送也可用旋鈕$37控制。空盤輸送傳感器安裝圖見圖4。

3 系統(tǒng)的優(yōu)越性能
　　裝盤機(jī)現(xiàn)場傳感器及執(zhí)行器多而分散，采用PROFIBUS—DP工業(yè)現(xiàn)場總線，克服了傳統(tǒng)的敷線量大、故障點(diǎn)多、安裝調(diào)試?yán)щy等缺點(diǎn)，具有良好的優(yōu)越性能，具體如下：
3．1 現(xiàn)場總線技術(shù)增強(qiáng)了現(xiàn)場級信息集成能力。
3．2 系統(tǒng)可靠性好，可靠的數(shù)據(jù)傳輸、快速的數(shù)據(jù)響應(yīng)及強(qiáng)大的抗干擾能力。
3．3 可維護(hù)性好，快速簡便的安裝，降低系統(tǒng)及工程成本，有較高的性能價格比。
3．4 系統(tǒng)是開放式、互操作性、互換性、可集成性的。
3．5 防護(hù)等級為IP67，適合安裝于工業(yè)現(xiàn)場。
3．6 能自動診斷故障位置，可診斷包括現(xiàn)場設(shè)備、裝備和連接件的短路及斷路故障。