Profibus-DP在变频器控制系统中的应用

1、概述
　　　Profibus是一种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）三部分组成。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，传输速率可达9.6kbps至12Mbps。一般用于自动化控制系统和现场设备之间的通信。可以满足全数字交直流调速系统对于时间快速响应要求。目前80%以上的Profibus应用基于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，从而大量削减现场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、通信标准、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、监控、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
　　现以济钢三炼钢板坯连铸机自动控制系统为例介绍现场总线的组成。济钢三炼钢板坯连铸机基础自动化控制系统配置采用德国SIEMENS 公司的S7系列产品，组成仪控合一的基础自动化控制级（L1级），用于主PLC与从PLC之间相互通讯，使之现场设备正常运行的媒介——PROFIBUS总线。PROFIBUS总线在板坯连铸机系统中应用广泛，在设备运行过程中显示出了它强大的稳定性能和可靠性。
　　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，用于操作与监控。MM440变频器加上CB通讯板（Profibus通讯模块）后作为从站，这样的从站可带32个。如果使用中继器，最多可达127个从站。MM 440是MICROMASTER 4系列变频器中的顶尖机型。有精确的控制性能，适应多种工业应用场合。除了包含有MM 420所具有的安装简便和用户界面友好的优势外,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。