西门子模块6ES7211-0AA23-0XB0使用方法

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积压等现象将不可避免地存在。
本文将引入一种基于现场总线的多电机交流控制系统，它结合了目前最主流的现场总线技术，并考虑了实际应用的便利性，从总线引入、硬件组构、软件原理三方面出发详细阐述了该多电机交流控制系统的主要特点。
2 现场总线Profibus的引入
现场总线Profibus，即Process fieldbus ，它自1984年开始研制现场总线产品，经过十多年的开发、生产和应用，Profibus已成为欧洲首屈一指的开放式现场总线系统。目前PNO（Profibus用户组织）已拥有600多个成员，生产近千种产品。Profibus产品在欧洲市场占有率大于40％，广泛应用于加工自动化、楼宇自动化、过程自动化、发电与输配电等领域。
Profibus以ISO7498为基础，以开放式系统互联网络（OSI，Open system interconnection）作为参考模型，定义了物理传输特性，总线存取协议和应用功能。Profibus-DP,Profibus-PA和Profibus-FMS构成了Profibus家族。其中Profibus-DP（Decentralized Periphery）是一种高速和便宜的通信连接，它专门设计为自动控制系统和设备级分散的I/O之间进行通信使用。使用Profibus-DP模块可取代24伏或4～20毫安的串联式信号传输。直接数据链路映像（DDLM）提供的用户接口，使得对数据链路层的存取变得简单方便，传输可使用RS－485传输技术或光纤媒体。本文介绍的就是DP部分。
标准现场总线Profibus DP的硬件由主设备、从设备、网络网路等三部分组成。其中主设备用以控制总线上的，且在没有提供外部请求时发送信息和被授权可访问总线；从设备是相对于主设备而言较为简单的外部设备，且未被授权访问总线；网络网路如传输介质和网络链接器，前者如屏蔽双绞电缆构成电气网络、用塑料或玻璃纤维光缆构成的光纤网络、或是基于两种媒介之间由OLM转换的混合网络，后者如RS485总线连接器、RS485总线终端、RS485中继器、光链路模块OLM等。
在多电机交流控制系统中，存在着电机控制点、各交流变频器分布线长而且分散的特点，采用现场总线技术可以在控制室内和现场操作台各装设分布式I/O模块，联成总线网络，以数字方式来进行控制数据的串行传输，这样一来，控制系统将具有更佳的抗干扰能力，所提供给变频器的参考值亦比较精确。
3 多电机交流控制系统的硬件组构
图一（左）是多电机交流控制系统的硬件联络图。由图中可知，现场总线Profibus的主设备采用了西门子可编程控制器PLC S5，通过IM308接口模块再与Profibus总线联络。做为主设备，PLC S5负责读取悬挂在总线上的所有分布式I/O模块的变频器状态字（包括数字量和模拟量），同时进行变频器控制字（包括数字量和模拟量）的传送。从设备为分布式输入输出模块ET200， 每一个ET200从站可以挂接最大至32个的数字量或模拟量输入输出卡（如DI、DO、AI、AO等）， 并通过对于ET200从站接口卡IM318进行地址DIP设置后即可确认该挂接的I/O卡的地址值。
由于ET200从站的远程分布特性，因此在变频器较为集中的地方进行设置相应的从站，并对相关联的变频器进行点对点的连接，具体接线方式如图一（右）所示。所有的变频器都有I/O接口，包括数字量输入、数字量输出、模拟量输入、模拟量输出。其中数字量输入有正向启动、反向启动、外部故障（如电机温升等）、点动、使能、设定频率启动等，数字量输出包括变频器运行信号、故障信号、运行频率区间信号、报警信号等；模拟量输入输出必须先进行U/I方式的设定，以确认4～20mA信号抑或0～10V信号，其中模拟量输入主要为设定速度或频率的参考值，模拟量输出为电流实际值、速度实际值、频率实际值、DC回路电压值等。
多电机交流控制系统的硬件组构相对简单，以可编程控制器为中心，通过Profibus总线依次连接了相关联的ET200从站组，并通过各从站组连接相应的变频器组。其中总线采用电气双绞线路，布线明了；从ET200从站到关联变频器组采用较短的控制线路连接即可。此传输数据方式以串行的数字方式为主、只有在到达变频器时才又采用部分模拟信号，因此丝毫不影响传输数据的可靠性和抗扰性4.2 多电机交流控制系统的逻辑控制原理
逻辑控制是指变频器与其它外部控制信号间实现对特定设备的开启和运行进行逻辑互锁。比如在纸厂对供料泵进行变频控制时，改供料泵开启的必要条件有：（1）阀门打开到位；（2）料罐液位正常；（3）供料泵密封水正常。如果此3条件缺少任何一个，将不能开启该设备。而该供料泵持续运行的条件，除以上3个条件，尚需增加管路、压力正常这一条件，否则将自动停止供料泵的运行。
逻辑控制的目的是为了保护人身安全、保证设备正常和稳定生产质量，因此在多电机交流控制中对其进行逻辑互锁的保护是的一步。
4.3 变频器的闭环控制原理
通常情况下，变频器以开环方式运行，但对于较高的生产要求时，尤其在多电机交流传动控制中，变频器必须在闭环控制下才能达成生产所需的目标。比如胶片机、冷轧机、造纸机等连续性生产线，闭环控制尤其重要。
在图二（右）图中，变频器是以闭环控制进行工作。其中电流内环转矩控制直接由变频器内部完成，未在本图中注明。图中描述的是速度控制闭环，从模拟输入信号（按照各变频器的说明书来决定是电流或电压信号，并且需设置好相应的DIP开关和参数），通过最高和最低频率的限定，即与从速度传感器反馈回来经过滤的信号相比后，进入PID控制（PID的参数可在变频器参数中整定），再通过斜率发生器（包括RAMP ON TIME / RAMP DOWN TIME）后，直接进入电流环控制电机的输出。如此就构成了变频器的闭环控制。
5 结束语
通过对本系统的建构，能广泛应用于小型浆纸厂、粉末加工厂、楼宇风泵控制等领域。由于它通过一种开放式、具有IEC标准的现场总线Profibus系统进行组构，因此具有（1）低柔性的修改和扩展功能；（2）实现分布式控制，提高系统的响应速度，提高控制精度；（3）降低系统的不可靠性，增强可维护的功能。

随着IT的风起云涌，快捷的通信提高了信息交流和商务运行的节奏，人类社会步入了快速运转的网络时代。数字化，网络化早已不是广告宣传的噱头，而是作为一种思维意识深深地进入我们的生活。为适应一般用户简易、快捷的信息交换要求。基于计算机网络的Ethernet +TCP/IP等各种开放数据通信协议而形成的INETERNET互联网，已经在信息管理、信息处理为目的电子办公、电子商务领域中尽显一统之势。

与此同时工业自动化也随着半导体技术的发展，CPU和计算机的引入，经历了矿山，钢铁，水泥等过程自动化（PA），汽车，电器产品生产线的工厂自动化（FA），以及现在的系统自动化，控制的设备由单机－多机－单条生产线－多条生产线发展到现在的整个工厂的多种设备的控制。而早期在工厂内部，为了实现设备层的通信，现场总线孕育而生，其主要目的是针对I/O模块和驱动装置与控制器之间以及控制器之间通信和控制。与计算机网络不同，工业控制器和与之相生的现场总线由各自的厂家独立发展起来。因为各个厂家的控制器的不同，所推行的现场网络技术不同，并且由于各行业的应用技术千差万别以及商业利益的制约，经过十多年的努力，像Ethernet +TCP/IP那样在计算机网络中一统的情况终未成就，现场总线的标准至今为止仍呈诸侯割据，群雄争霸的多种并存的态势。

随着自动化控制技术发展，从PA，FA到现在运动控制以及将来的智能控制，对现场网络总线技术的实时性和确定性以及扩展性的要求也不断提高，现在高速、可用于运动控制的现场总线如：Profibus-DPV2，SERCOS，Device-Net，MECHATRObbbb等等。作为著名的变频伺服驱动、PLC控制器以及机器人的生产厂商日本安川电机株式会社，早在上世纪八十年代就制定了CP-213/215/216用于PA/FA用途的现场总线，继而在九十年代针对伺服及运动控制制定了MECHATRObbbb现场总线协议，由于当时主要局限在公司自身的产品上，未对外公开，所以外界对其了解甚少。MECHATRObbbb首先应用在安川麾下的MP900和MP2000系列运动控制器以及ΣⅡ和ΣⅢ系列伺服控制器上，多应用于高精度，高速度的多轴伺服控制及运动控制器上，拥有诸多的应用实例和成功的业绩，如印刷机、包装机、半导体和液晶制造设备、金属加工机械、搬运机械，工业机器人以及其他专用加工设备。自2002年起安川电机改变了技术策略，将其独自开发的MECHATRObbbb对外公开，现在的协议厂商已超过百家，除日本外厂商遍及欧美亚，拥有大量的PLC控制器，I/O等周边设备与之相匹配。

MECHATRObbbb是一种高速的现场通信总线，包括通信速度为4Mbps的MECHATRObbbbⅠ（旧称MECHATRObbbb）和10Mbps的MECHATRObbbbⅡ，实现了实时、准确地接受和发送用于控制的位置数据，速度数据，输入输出状态等信息，完成灵活的，高精度的运动控制，特别适用于需要各轴间的协调同步和插补控制的应用，除了控制机械所必需的转矩、位置、速度控制功能以外，还可实现要求精度极高的相位协调控制，更可以完成在线任意切换控制方式，如系统在位置控制方式进行中，在线切换为转矩控制方式，使复杂的机械动作得以、平稳地控制。

MECHATRObbbb单路线缆最多可连接30个局，使用了简便的连接方法和通用的连接器，大幅地省却了配线费用和时间，实现了省配线的多轴控制系统。提高了系统的可靠性、通用性、经济性。由于命令的参数化，取消了以往的速度/转矩指令用D/A转换器和指令脉冲发生器，使伺服控制系统抗干扰性更强，更简单化。

MECHATRObbbb可连接丰富的组件，PLC、控制器、伺服电机、步进电机、数字和模拟I/O等等，可根据客户需要任意选择配置，凡是由MECHATRObbbb注册商标的产品，尽可放心使用。

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