PROFIBUS—DP现场总线在装盘机中的应用

摘要：装盘机现场传感器及执行器多而分散，采用PROFIBUS—DP现场总线，克服了传统的敷线量大、故障点多、安装调试困难等缺点，大大提高了机器的电气性能。
关键词：PROFIBUS—DP现场总线；装盘机；应用
　　现场总线是工厂自动化进程中现场级通信的一次数字化革命，它是连接控制系统中现场装置和设备的双向数字通讯网络，使自控系统与设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底层，直到生产现场。现场总线设备不需要框架、机柜，可以直接安装在现场导轨槽上。它以数字二进制信息代替传统的触头开闭信息，只需一根电缆线就能传输大量电的信息，大幅度提高工作的可靠性。
1 PROFIBUS—DP现场总线简介
　　PROFIBUS（过程现场总线）是一种标准化的、开放式的通讯网络。它由三个兼容部分组成，即PROFIBUS—DP、PROFIBUS—PA、PROFIBUS—FMS。其中PROFIBUS—DP是一种高速且价廉的通信连接，用于设备级控制系统与分散式I／O的通信。可取代原设备级的4～20mA（模拟量）／24V DC（开关量）信号传输。本文介绍的就是DP部分的应用。一个完整的PROFIBUS— DP网络是由相应的模块、总线电缆及终端电阻组成的，由与之相兼容的PLC或控制器进行控制。通常包括一个单独的主站（PLC）和一些从站，主站和从站之间采用主一从方式进行工作；在一个系统中可有多个主站，主站之间通过令牌传送方式，以保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权（令牌），主站得到令牌时可与从站通信，每个主站均可向从站发送或读取信息。它可容纳大量的I／0点，一个系统最多可有126个节点，数千个模拟量和数字量。每个模块均有LED提供各种诊断信息，输入输出通道有与之相关的双色LED来指示它们的状态。模块的故障状态信息可以通讯到PROFIBUS—DP的主站上，可由控制程序进行处理。在现场模块的上部是一个5针的minifast接插件，用于提供电源，它有两个独立的电源回路，一个是“BUS”回路，为模块及输入通道提供电源；另一个是“POWER”回路，为输出通道提供电源。
2 PROFIBUS—DlP在装盘机中的应用
　　我公司生产的YJ35A装盘机，是一种采用传统触点控制方法将烟支或滤嘴棒自动装到盘上的设备。机器上有八个交流电机进行驱动控制，并且布置有大量的传感器，是较为复杂的输送系统。现场设备是通过4～20mA 的电流信号与计算机交换信息，这种传输方法现场安装工作量大、投资高、传输精度较低、易受干扰。最近，我公司在对其电气控制系统的升级改造中便成功地采用PROFIBUS—DP取代原来的传统触头开闭控制，开发出了新一代产品YJ35C。
2．1 硬件系统
　　YJ35C电气控制系统硬件框图如图1所示。控制系统以西门子6ES7 314CPU为核心，配置了数字量I／0模块6ES7 322、通讯处理器6GK7／342。TURCK公司总线电缆RSSW RKSW 455— 4M、电源电缆RKM50—5XOR—RSM、电源T型接头RSM一2RKM 50、现场模块FLDP—IM8、FLDP—10M248、FLDP —IMl6及终端电阻RSS4．5一PDP—TR等组成PROFIBUS—DP控制系统。

　　PLC S7 I／O模块主要连接电控柜断路器、接触器、按钮、指示灯、变频器等执行器件。TURCK公司PROFIBUS—DP现场模块防护等级为IP67，可以直接安装于工业现场。现场传感器、执行器就近连接在PROFIBUS—DP现场模块上。
　　网络末端安装终端电阻，用来吸收网络信号传输过程中的剩余能量，起到稳定和调整信号的作用。
2．2 软件程序简介
　　控制系统软件框图如图2所示。物料流从传送区送到料斗，从那里由装盘系统装到盘中，在生产方式中，物料流也可经过物料传送装置传送到下游机器。空盘输送装置将一个空盘送到装盘系统下方，装盘系统保证将盘均匀装满，在装盘过程中，垂直下降盘台有两条链驱动缓慢降下。装盘完成后，将盘降到满盘输送装置上，然后满盘台把它输送到满盘提升机的下位盘台上。满盘提升机将盘提升到方便的高度，以便运走。

2．2．1 物料流的传送程序
　　物料经由手动取样和垂直提升送到YJ35C料斗。M6电动机直接驱动水平输送带，而且通过离合器Y2间接驱动垂直提升带，光电开关B52和B53用来监测料位，分别控制M6转动或离合器Y2开合，电动机的速度可变频调速，而且用时钟脉冲控制，时钟脉冲由接近开关BIO0与定时圆盘产生。B53不被遮挡，Y2脱开，垂直提升带停止；B52不被遮挡，M6经一段时间延长后停止，并通过电阻器降速。物料区传感器安装图见图3。

2．2．2 空盘输送程序
　　当一个盘已完全装满时，接近开关B60动作，电动机M3启动，输送轨往前进，把下一个盘放到装盘系统下方，当输送机正在返回其原始位置时。促动器将顺序促动B36、B35、B37等接近开关。B36遮挡，打开装盘系统，B35遮挡，停止输送轨移动，B37遮挡，启动盘的下降过程。
　　如空盘台上无空盘，B38就不被遮住，又如空盘在输送过程中被卡住使1336不动作而导致生产线停止，出现如此等故障时，会通过DP2现场总线接通信号灯，发出警告信号。在发生故障时，空盘输送也可用旋钮$37控制。空盘输送传感器安装图见图4。

3 系统的优越性能
　　装盘机现场传感器及执行器多而分散，采用PROFIBUS—DP工业现场总线，克服了传统的敷线量大、故障点多、安装调试困难等缺点，具有良好的优越性能，具体如下：
3．1 现场总线技术增强了现场级信息集成能力。
3．2 系统可靠性好，可靠的数据传输、快速的数据响应及强大的抗干扰能力。
3．3 可维护性好，快速简便的安装，降低系统及工程成本，有较高的性能价格比。
3．4 系统是开放式、互操作性、互换性、可集成性的。
3．5 防护等级为IP67，适合安装于工业现场。
3．6 能自动诊断故障位置，可诊断包括现场设备、装备和连接件的短路及断路故障。