基于PROFIBUS-DP的POSMO A伺服电机控制系统
导语：本文主要根据PROFIBUS-DP网络在POSMO A伺服电机控制系统中的应用，实现了整个系统的分布式控制
摘要：本文主要根据PROFIBUS-DP网络在POSMO A伺服电机控制系统中的应用，讲述了PROFIBUS-DP工业网络的组成及编程，PLC作为主站通过DP网络向智能电机传输控制信号，各智能电机作为PLC的从站，实现了整个系统的分布式控制，达到精确定位的目的。 1 SIMODRIVE POSMO A电机 SIMODRIVE POSMO A是一种带有集成式变频器、定位、可选变速箱以及PROFIBUS-DP通讯功能的智能电机。其驱动单元通过PROFIBUS DP进行通讯，因此可同时运行几个驱动系统。对于大型设备的安装，采用直线电源总线和通讯总线结构，可以显著减少所需电缆数量。另外，简单的连接器系统可保证在安装和维修方面节约大量成本。在SIMODRIVE POSMO A中，借助于SimoCom A可以最多编程27个进给程序段。在编程之后，进给程序可以通过任何具有PROFIBUS能力的PLC启动，并且还可以进行编辑。其主要特点有：（1）通过通讯总线和电源总线的有机统一，简化了机械结构。（2）通过简单的通讯接口，即可集成在任何PROFIBUS-DP环境中。（3）用户友好的功能块简化了使用STEP 7 在SIMATIC环境中的配置，只需提供GSD文件便可以作为从站。（4）带有集成PROFIBUS地址开关和终端电阻的插入式连接盖，接线更换方便。（5）可以通过PROFIBUS-DP和指示灯进行故障诊断。（6）使用SIMATIC Teleservice和路由以及通过DRIVE ES进行工程调试和远程诊断。符合全集成自动化理念，即联合通讯、配置和数据管理。（7） 采用SimoCom A，一种直观用户友好的调试工具，系统调试极其容易。 2 现场总线PROFIBUS-DP PROFIBUS-DP是经过优化的高速、廉价的通信连接，专为自动控制系统和分布式I/O站以及现场设备之间的通信而设计，使用PROFIBUS-DP模块可取代价格昂贵的24V或0到20mA并行信号线。用于分布式控制系统的高速数据传输，其主要特点是最小化的响应时间，高抗干扰性。 PROFIBUS-DP使用物理层和数据链路层，这种精简的结构保证了数据的高速传输，特别适合PLC与现场分散的I/O设备之间的通信。直接数据链路映像程序DDLM提供对数据链路层的访问。用户接口规定了设备的应用功能、PROFIBUS-DP系统和设备的行为特性。PROFIBUS-DP特别适合于PLC主站与从站之间的主从方式，以及这两种方式的混合。 PROFIBUS-DP用于设备级的高速数据传送，中央通过高速串行线同分散的现场设备进行通信，多数数据交换是周期性的，除此之外，智能化现场设备还需要非周期性通信，以进行配置、诊断和报警处理。 中央周期地读取从设备的输入信息并周期地向从设备发送输出信息，总线循环时间必须要比中央的程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供了强有力的诊断、保护、组态和配置功能，数据通信是由主站和从站进行监控的，具有同步和锁定功能。主站和从站的数据分三个阶段：参数化、组态和数据交换进行周期化传送。 3 控制系统组成 组态过程中应注意组态主站应该与实际硬件型号完全一致，否则造成PLC系统内部错误，组态站地址应与POSMO A中拨号开关设定从站地址相同，POSMO A的DP地址通过内置的拨号开关来设定，其最高位为终端电阻（图1）。
图1 硬件组态及通信地址配置（1）建立数据块DB1，将数据块中的数据地址与从站中的PZD、PKW数据相对应（图2）。
图2 建立数据块（2）在OB1中调用SFC14和SFC15，完成从站数据的读写。周期性通信通过调用SFC14、SFC15直接访问PKW和PZD，数据交换快，实时性好。可以直接通过PROFIBUS-DP对电机进行实时控制，监控电机速度和位置。表1即为POSMO A的固定的报文结构：
表1 POSMO A报文结构 （3）对PZD的读写，通过PZD输出命令到从站控制电机的起动、停止及传输块的执行，读取PZD输入命令监控从站的工作状态，还可以通过触发传输块进行精确定位，此过程中严格按照控制字的功能发送基本控制信号。例如点动1时将453F送到PZD1即可，PZD2的高位为块选择数值，表2即为控制字各位的说明：
表2 控制字（4）对PKW的读写，通过PKW设置或读取重要参数。
表3 状态字 PKW一般为4个字，分别为PKE（参数表示符）、IND（参数从索引）、PWE（参数值高位）、PWE（参数值低位）。 ① SFC15用于将数据写入PROFIBUS从站将DB1.DBX12.0开始的连续4个字写入从站，向从站发送读（写）参数请求。 DB1.DBW12—→ PKE_W1 DB1.DBW14—→ IND_W1② SFC14用于读PROFIBUS从站的数据，读取所需要的重要参数 PKE_R1—→DB1.DBW0 IND_R1—→DB1.DBW2 PWE1_R1—→DB1.DBW4 PWE2_R1—→DB1.DBW6 ③ W#16#100是硬件组态时PKW的起始地址 LADDER:硬件组态时PKW（或PZD）的起始地址。 RECORD：数据块（DB1）中定义的PKW（或PZD）数据区相对应的数据地址。 RET_VAL:程序块的状态字，可以以编码的形式反映出程序的执行状态和错误信息。
图3 系统功能块调用 图3通过PKW设定电机速度，0Hex=0%,4000Hex=100%,在此我们设定P26=50。 4 总结 POSMO A电机结构紧密，适合高精度定位控制系统，特别是数控机床。安装、维修方便简洁，POSMO A智能电机功能强大，编程、调试和参数设定简单明了，采用人机对话的方式，用户可以很快灵活应用，其应用前景不可限量。
图1 硬件组态及通信地址配置（1）建立数据块DB1，将数据块中的数据地址与从站中的PZD、PKW数据相对应（图2）。 图2 建立数据块（2）在OB1中调用SFC14和SFC15，完成从站数据的读写。周期性通信通过调用SFC14、SFC15直接访问PKW和PZD，数据交换快，实时性好。可以直接通过PROFIBUS-DP对电机进行实时控制，监控电机速度和位置。表1即为POSMO A的固定的报文结构： 表1 POSMO A报文结构 （3）对PZD的读写，通过PZD输出命令到从站控制电机的起动、停止及传输块的执行，读取PZD输入命令监控从站的工作状态，还可以通过触发传输块进行精确定位，此过程中严格按照控制字的功能发送基本控制信号。例如点动1时将453F送到PZD1即可，PZD2的高位为块选择数值，表2即为控制字各位的说明： 表2 控制字（4）对PKW的读写，通过PKW设置或读取重要参数。 表3 状态字 PKW一般为4个字，分别为PKE（参数表示符）、IND（参数从索引）、PWE（参数值高位）、PWE（参数值低位）。 ① SFC15用于将数据写入PROFIBUS从站将DB1.DBX12.0开始的连续4个字写入从站，向从站发送读（写）参数请求。 DB1.DBW12—→ PKE_W1 DB1.DBW14—→ IND_W1② SFC14用于读PROFIBUS从站的数据，读取所需要的重要参数 PKE_R1—→DB1.DBW0 IND_R1—→DB1.DBW2 PWE1_R1—→DB1.DBW4 PWE2_R1—→DB1.DBW6 ③ W#16#100是硬件组态时PKW的起始地址 LADDER:硬件组态时PKW（或PZD）的起始地址。 RECORD：数据块（DB1）中定义的PKW（或PZD）数据区相对应的数据地址。 RET_VAL:程序块的状态字，可以以编码的形式反映出程序的执行状态和错误信息。 图3 系统功能块调用 图3通过PKW设定电机速度，0Hex=0%,4000Hex=100%,在此我们设定P26=50。 4 总结 POSMO A电机结构紧密，适合高精度定位控制系统，特别是数控机床。安装、维修方便简洁，POSMO A智能电机功能强大，编程、调试和参数设定简单明了，采用人机对话的方式，用户可以很快灵活应用，其应用前景不可限量。
