摘 要：简述了Profibus-DP现场总线技术和特点，构造出由西门子变频器、S7-300  PLC和WinCC组成的基于Profibus-DP总线的控制系统，并介绍了该系统的特点及该系统中的PLC与变频器之间的通讯协议、参数设置和编程过程。

关键词：现场总线  Profibus-DP   变频器   组态

1 引 言
          Profibus是一种国际化的、开放的、不依赖设备生产厂商的现场总线标准。有较广的制造基础和较多的使用经验，它广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通、电力等其他领域自动化。如今已成为国际化的开放式现场总线标准，即EN50170欧洲标准和IEC61158国际标准的一部分。并且，在2001年12月成为我国的现场总线标准。
          Profibus由Profibus -FMS  Fieldbus   Message  Specification  Profibus -PA    Process   Automation和 Profibus -DP  Distributive Peripheral 三个兼容部分组成。适用于工厂内车间级和现场级的设备间数字化的数据交换和通信,以实现工厂现场底层到车间级分散式数字控制和现场通信网络化,从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。其中，Profibus -DP具有高速传输、价格低廉等特点，实现起来比较简单，主要用于分散设备间的数据高速传输。该总线物理层采用RS485传输方式，传输速率可由9.6kbps至12Mbps。一般用于自动化控制系统和现场设备级间的开关量的通信。因而可满足全数字交直流调速系统对于快速的时间相应要求。目前80%以上Profibus应用是基于Profibus-DP。
基于Profibus-DP现场总线的控制系统与以前的集散型控制系统DCS相比，具有很多优越性，如：
1 采用双绞线、光缆或无线电方式传送数字信号，从而省去大量仪表与控制室之间一对一连接的导线，节省安装费用，提高可靠性和抗干扰能力，增强控制精度，信息传输速率可达1~12Mb/s，传输距离可达数公里。
2 由于采用了统一的国际标准，不同厂家的产品在硬件、软件、通信规程、连接方式等方面互相兼容，使系统具有开放性，这对用户的操作、维修、扩展都是十分有利的。

3 由于现场设备本身可完成自动控制的基本功能，导致现场总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠性。许多控制功能从控制室移至现场仪表，大量过程检测与控制的信息就地采集、就地处理、就地使用，在新的技术基础上实施就地控制，使过程控制基本分散到现场，而控制室内的仪表装置主要完成数据处理、监督控制、优化控制、协调控制和管理自动化功能。
4 开放式系统，系统分层分级集成，设计灵活，网络可采用多种拓扑结构。
2   Profibus-DP的变频器控制系统结构
      现以SIEMENS公司的相关产品为例介绍现场总线系统的组成。  作为Profibus-DP网的典型配置如图１所示，PLCSIMATIC S7-300或S7-400系列作为一级DP主站，他负责在预定的信息周期内循环与从站交换信息，发送控制信息，读取从站的状态等，组态软件WINCC作为二级DP主站，用于系统操作与监视等，SIMOVERT MASTERDRIVES变频器加上CBP通讯板作为从站，可带这样的从站31个，如果加上中继器，最多可达127个从站。下图为总线的配置示例

SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制的变频器是系列变频器中的顶尖机型。有精确的控制性能，能进行无功功率补偿,四象限工作方式,适应多种应用场合,在电网电压瞬时跌落或故障时防止传动系统颠覆功能,。除了包含有安装简便和用户友好的优势外，它还具有快速的输入响应，优化的矢量控制特点。另外由于内置制动单元，使变频器在制动和减速方面，具有优良的功能品质。
3   通过Profibus-DP数据通讯
在变频器现场总线控制系统中，Profibus-DP的通讯协议的信息帧分为协议头、用户数据和协议尾，用户数据结构被指定为参数过程数据对象PPO(见图2)，有的用户数据带有一参数区域和一过程数据区域，而有的用户数据仅由过程数据组成。过程数据用于协调传动装置和自动化系统中其他单元的工作。 变频传动定义了五种PPO类型:

◆可用数据无参数区,有两个字或六个字的过程数据。

◆可用数据有参数区,且有两个,六个或十个字的过程数据。

                                    图2      参数过程数据对象(PPO型)

 参数值PKW是变频器运行要定义的一些功能码，如最大频率、基本频率、加／减速时间等。过程数据PZD用来传输控制字和设定值(PLC—变频器)  或状态字和实际值(变频器—主) 等输入／输出的数据值。
         SIMOVERT MASTERDRIVES系列变频器与SIMATIC S7-300通讯，必须完成下列变频器功能码的设置： Profibus地址P918设定值可以是1~125，PPO类型P712=5, 主给定P443=K3002,  控制字PZD1—K3100, 状态字PZD1－－P734.01实际值PZD2—P734.02。

 采用SIMATICS7-300系列的CPU315-2DP作为DP主站，CPU-2DP系统本身具有Profibus-DP接口，无需另外的通讯接口单元。在编程软件STEP7中完成硬件网络组态，选定使用的PPO类型,为变频器分配网络地址，该地址必须与变频器CBP2板中设置的相同，建立DB数据块,用于与变频器的通讯,在组织块OB中调用SFC14”DPRDDAT”、SFC15”DPWRDAT”系统功能块向变频器的CBP2模块接收／发送过程数据，如图3所示。

                                            图3     调用功能块SFC14和SFC15

  工业组态软件WINCC提供各种PLC的驱动程序，本文实例要建一个Profibus-DP的二级主站，所以选择支持S7协议的通讯驱动程序SIMATICS7 Protocol  Suite，在其中的“PROFIBUS”下连接一台S7-300，设置参数必须与PLC中的设置相同。通过以上步骤，即完成了对整个变频器控制系统Profibus-DP网的组态与通讯。

４ 结束语
     现场总线技术作为新一代控制系统是分散控制型控制系统的继承、延伸和进一步发展，更适合于工厂综合自动化的要求。采用Profibus-DP现场总线的变频器控制系统，将增强整个系统的可靠性，而且可根据工艺需要进行灵活的功能修改，从而在长期意义上大大的节约了成本。西门子变频器现场总线控制系统已成功的应用于造纸、炼钢、水电站等多个项目中。

 主令控制选用的就是米司特8位绝对值编码器，运行2年一点问题没有！