西门子驱动器6SL3210-5FE11-5UF0

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PROFIBUS作为一种总线标准，具有开放、国际化、不依赖于设备生产商等特点，由其构成的兼容网络系统，可 应用于不同的场合，分别是PROFIBUS-FMS，提供强有力的通信功能；PROFIBUS-DP，用于传感器和执行器级 的高速；PROFIBUS-PA，用于安全性较高的场 合，允许对设备进行完全的内部操作。

在制丝电控系统中，控制对象大部分为开关量点。现 场设备控制采用PROFIBUS-DP，主站间通讯一般采用 SIEMENS Industrial Ethernet，也可采用PROFIBUS- FMS。

本文中，我们将采用应用较多的模式为例，即主站监控级网络采用SIEMENS Industrial Ethernet，设备级网络采用PROFIBUS-DP。

电控系统设备及结构配置

在现场级控制设备选型时，我们主要考虑在SIEMENS的PROFIBUS和另一家的总线中选择其一。因为制丝电控 系统主要是由电机控制回路组成，另外一家公司的技术要求每台电机控制作为其一个子站，成本要高出许多SIEMENS PROFIBUS-DP家族中ET200S的集成负载馈电器，将PLC的输入/出、端子模块、断路器和接触器结合在 一起，每个DP从站理论上较多可控制20台电机(每个子站 的物理长度不能**过1米，负载馈电器的物理宽度为45mm)。从这个意义上讲，ET200S是较好的选择。另外 一个原因就是目前行业中，控制系统应用较多的还是SIEMENS公司产品。因此，现场级控制设备选型确定为ET200S产品。

按照制丝工艺要求，整条线划分为十二个工艺段，每个 工艺段由一组PLC控制。在每个工艺控制段PLC中，主站 采用S7-400产品，CPU选型为带内置DP口的CPU，其系统结构如图所示。

根据以上的设计原则，在某的制丝电控系统中，已成功应用了现场总线技术。我们共采用了8组PLC控制，现场设备控制采用 PROFIBUS-DP 模式，分别组成8 组PROFIBUS-DP网。共有电机类ET200S站点61个，普通 I/O站点81个,变频器站点67个，操作员站点8个，水份仪 站点18个，电子称站点18个，操作台站点7个。
系统特点

采用PROFIBUS技术后，与传统的电控系统比较，系统具 有以下几个特点：

·系统设计更加方便、清晰负载馈电器的使用，免去了电机保护开关、接触器及与 PLC输入/出的大量原理图、接线图的设计，出图量大幅 度减少，ET200S模块化组件的使用，也使柜(箱)内布 线、设计更为简便，加快了控制系统设计、生产周期。
·安装简单、快捷 在不采用任何工具的情况下，接口模块和端子模块卡在导轨上，完成接线后，电子模块、电源模块、负载馈电 器模块“即插即用”。
·组态、调试更加容易 无须其他特殊软件，在S7软件包中，用鼠标拖拉即可完 成PROFIBUS-DP的组态。不需额外费用，设备故障就可通过总线报告，故障定位更加方便。
·维护简单
划分子站和模块化组件的使用，以及强大的故障诊断能 力，都为日后设备维护带来大的便利。
·便于扩展和信息集成
PROFIBUS的使用将孤立的单元设备带进了信息化网络中, 为今后系统扩展和企业综合自动化的实现打下良好的基础。
·较终用户工程造价降低
PROFIBUS技术的使用，节省了大量的线缆、桥架、端子 排、柜体等，培训和维护费用减少，这些都降低了工程总造价。下表显示了典型制丝线电控系统的材料使用比 较。

结论

PROFIBUS技术从99年开始就已成功应用于行业中了，特别是在江苏某的6000KG/H制丝管控系统中, 现场设备的控制全部采用了PROFIBUS技术，得到了用户 的高度评价。尤其是与传统集中控制比较，在系统设计、安装调试、维护及扩展方面都具有十分明显的优势。PROFI- BUS技术在行业的成功应用具有典型意义，为其他行业的自动化项目提供了一种理想的解决方案，应得到更为广泛的推广。

1 引言
装配线上共计20余个工位，包括7个普通转台、2个维修转台、4个无滚轮举升台、7个单向滚轮举升台以及2个翻转机。
整个被控对象包括22个工位,每个工位上包含必需的转移电机或举升电机,此外还有32个生产线传输电机。每个工位均由一个ET200S和一个ET200eco从站组成,用于该工位的I/O点数据采集和发送以及分散控制。
2 系统结构及功能
系统包括操作员站、工程师站、自动化系统、网络和现场I/O站等几个部分。
系统各部分功能:
操作员站:提供全汉化人机界面，实现控制系统的监控操作功能(操作、显示、报表、报警、趋势)，并且可以在人机界面上直接查看对应的step7源程序。
工程师站:用于系统的组态和维护。
自动化系统:使用SIMATIC控制器完成回路调节和逻辑运算。
现场I/O站:使用现场总线技术，在设备现场直接采集现场仪表的信号,控制现场的执行机构。
现场总线ProfiBus:用于连接控制单元与操作员站以及管理网络。
本系统采用PLC300CPU和CP342-5、CP343-1的接口模块相连构成系统的主站。CP342-5是用于连接S7-300和profibus-DP的主/从站接口模块，CP 343-1是用于连接S7-300和工业以太网的接口模块。在该控制系统中，除了上述主站外，从站是由22个ET200S和22个ET200eco组成，分别分布在两条profibus网络上。CPU上自带的profibus-DP接口构成profibusⅠ线，CP 342-5接口模块构成profibusⅡ线。
系统中ET200S从站上采用的IM151-1接口模块有两种: 基本型和标准型，基本型的接口模块所能挂接的电源管理模块和I/O模块个数范围为2~12个，标准型的接口模块其范围为2~63个。所以当从站I/O模块较多时，宜选用标准型的接口模块。接口模块上带有profibus地址设定拨码开关。
系统中ET200eco从站中选用了8DI和16DI两种模板，模板结构紧凑，模板的供电采用7/8’电源线，模板的通讯采用M12通讯接头。接线灵活而快速，方便拔插。其接口模块上带有2个旋转式编码开关用于profibus地址分配。
网络设备按照适应工业现场环境的程度，以及生产线的布局来考虑选用不同防护等级。控制箱中的模块采用防护等级为20的ET200S I/O模块，对应每个控制箱的还有一个防护等级为67的ET200eco模块，置于生产线滚轮下方，由于该模块需要接触到现场较为恶劣的生产环境，因此需要有防水防油防尘等功能。
3 目标控制系统
3.1 系统设计
汽车发动机装配线是一个对发动机顺序装配的流水线工艺过程。由于工艺的繁琐性，工程的计算机控制系统考虑采用分散控制和集中管理的分布式控制模式，采用以PLC为核心构成的计算机控制系统，各独立工位控制系统之间通过网络实现数据信息、资源共享。该装配线在整个生产过程中较为关键，由于每个工位之间是流水线生产，因此每个环节的控制都必须具备高可靠性和一定的灵敏度，才能保证生产的连续性和稳定性。从站中的每个ET200S站和其对应的ET200eco站共同构成一个工位, ET200eco主要是采集现场数据之用。ET200S站的模块置于小型控制箱内, 对于工位的基本操作有两种方式，就地控制箱手动方式和就地自动方式。由于每个控制工位的操作进度不一致，操作工可以按照装配要求进行手自动切换。特殊情况下亦可通过手动操作进行工件位置的修正。
安装在各工位的分布式I/O模块ET200S和ET200eco通过现场检测元件和传感器将系统主要的监控参数(主要是开关量)采集进来，ET200S和ET200eco将现场模拟量信号转换为高精度的数据量，通过较高速度可达12M的Profibus-DP现场总线网络将采集数据上传到中央控制器，控制器根据具体工艺要求进行处理，再通过Profibus-DP网络将控制下传给ET200S，实现各工位的控制流程。PROFIBUS是**应用较广泛的过程现场总线系统。 PROFIBUS有三种类型:FMS、DP和PA。PROFIBUS-FMS可用于通用自动化;PROFIBUS-DP用于制造业自动化;PROFIBUS-PA用于过程自动化。使用PROFIBUS过程现场总线技术可以使硬件、工程设计、安装调试和维修费用节省40%以上。PROFIBUS-DP的技术性能使它可以应用于工业自动化的一切领域，包括冶金、化工、环保、轻工、制等领域。除了安装简单外，它有较高的传输速率，可达12Mbits/s，通讯距离可达到1000米，如果加入中继器可以将通讯距离延长到数十公里，具有多种网络拓扑结构(总线型、星型、环型)可供选择。在一个网段上较多可连接Profibus-DP从站即ET200S或是ET200eco 32个