Zusammenfassung: Dieser Artikel beschreibt den Aufbau und die Programmierung eines PROFIBUS-DP-Industrienetzwerks, basierend auf dessen Anwendung in einem hochpräzisen Servomotor-Steuerungssystem. Die SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) fungiert als Masterstation und sendet Steuersignale über das DP-Netzwerk an intelligente Motoren. Jeder intelligente Motor dient als Substation der SPS, wodurch die verteilte Steuerung des Gesamtsystems und somit eine hochpräzise Positionierung ermöglicht wird. Stichwörter: PROFIBUS -DP, Servomotor, POSMO A 1. SIMODRIVE POSMO A Motor: Der SIMODRIVE POSMO A ist ein intelligenter Motor mit integriertem Frequenzumrichter, Positioniersteuerung, optionalem Getriebe und PROFIBUS-DP-Kommunikationsfunktion. Seine Antriebseinheit kommuniziert über PROFIBUS-DP und ermöglicht so den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Antriebssysteme. Bei Installationen großer Anlagen kann die Verwendung einer linearen Strom- und Kommunikationsbusstruktur die Anzahl der benötigten Kabel deutlich reduzieren. Darüber hinaus gewährleistet das einfache Steckverbindersystem erhebliche Kosteneinsparungen bei Installation und Wartung. In SIMODRIVE POSMO A lassen sich mit SimoCom A bis zu 27 Vorschubprogrammsegmente programmieren. Nach der Programmierung kann das Vorschubprogramm von jeder SPS mit PROFIBUS-Funktionalität gestartet und bearbeitet werden. Die Hauptmerkmale sind: (1) Die organische Integration von Kommunikations- und Stromversorgungsbus vereinfacht die mechanische Struktur. (2) Die einfache Integration in jede PROFIBUS-DP-Umgebung ist über eine benutzerfreundliche Kommunikationsschnittstelle möglich. (3) Benutzerfreundliche Funktionsbausteine ​​vereinfachen die Konfiguration von STEP 7 in der SIMATIC-Umgebung; für den Betrieb als Slave-Station ist lediglich eine GSD-Datei erforderlich. (4) Die steckbare Anschlussabdeckung mit integrierten PROFIBUS-Adressschaltern und Abschlusswiderständen ermöglicht einen einfachen Verdrahtungswechsel. (5) Die Fehlerdiagnose erfolgt über PROFIBUS-DP und Kontrollleuchten. (6) Mit SIMATIC Teleservice und Routing sowie Engineering-Inbetriebnahme und Ferndiagnose über DRIVE ES ist dies möglich. SIMODRIVE POSMO A entspricht dem Konzept der vollständig integrierten Automatisierung mit gemeinsamer Kommunikation, Konfiguration und Datenverwaltung. (7) Nutzen Sie SimoCom A, ein intuitives und benutzerfreundliches Inbetriebnahmetool, das die Systeminbetriebnahme extrem vereinfacht. 2. Feldbus PROFIBUS-DP: PROFIBUS-DP ist eine optimierte, kostengünstige Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsverbindung für die Kommunikation zwischen automatischen Steuerungssystemen und verteilten E/A-Stationen sowie Feldgeräten. PROFIBUS-DP-Module können teure 24-V- oder 0-20-mA-Parallelsignalleitungen ersetzen. Er wird für die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung in verteilten Steuerungssystemen eingesetzt und zeichnet sich durch minimale Reaktionszeiten und hohe Störfestigkeit aus. PROFIBUS-DP verwendet eine Bitübertragungsschicht und eine Sicherungsschicht. Diese optimierte Struktur gewährleistet eine hohe Datenübertragungsrate und eignet sich daher besonders für die Kommunikation zwischen SPSen und verteilten Feld-E/A-Geräten. Das Programm Direct Data Link Mapping (DDLM) ermöglicht den Zugriff auf die Sicherungsschicht. Die Benutzeroberfläche definiert die Anwendungsfunktionen des Geräts sowie die Verhaltensmerkmale des PROFIBUS-DP-Systems und des Geräts. PROFIBUS-DP eignet sich besonders für die Master-Slave-SPS-Kommunikation sowie für hybride Kommunikationsmethoden. PROFIBUS-DP dient der Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung auf Geräteebene. Die zentrale Steuerung kommuniziert über serielle Hochgeschwindigkeitsleitungen mit den verteilten Feldgeräten. Der Datenaustausch erfolgt größtenteils periodisch. Intelligente Feldgeräte benötigen darüber hinaus eine nicht-periodische Kommunikation für Konfiguration, Diagnose und Alarmbehandlung. Die zentrale Steuerung liest periodisch Eingangsinformationen von den Slave-Geräten und sendet periodisch Ausgangsinformationen an diese. Die Buszykluszeit muss kürzer sein als die Programmzykluszeit der zentralen Steuerung. Neben der periodischen Benutzerdatenübertragung bietet PROFIBUS-DP auch leistungsstarke Diagnose-, Schutz-, Konfigurations- und Einrichtungsfunktionen. Die Datenkommunikation wird von Master- und Slave-Stationen überwacht und verfügt über Synchronisierungs- und Sperrfunktionen. Die Datenübertragung zwischen Master- und Slave-Stationen erfolgt periodisch in drei Phasen: Parametrierung, Konfiguration und Datenaustausch. 3. Zusammensetzung des Steuerungssystems (1) Konfiguration von Master- und Slave-Station: Bei der Konfiguration ist darauf zu achten, dass die Konfiguration der Master-Station vollständig mit dem tatsächlichen Hardwaremodell übereinstimmt, da es sonst zu internen Fehlern im SPS-System kommt. Die Konfigurationsstationsadresse muss mit der über den Wählschalter in POSMO A eingestellten Slave-Stationsadresse übereinstimmen. Die DP-Adresse von POSMO A wird über den integrierten Wählschalter eingestellt, wobei das höchstwertige Bit den Abschlusswiderstand darstellt. [align=center] Abbildung 1: Hardwarekonfiguration und Konfiguration der Kommunikationsadresse[/align] (2) Programmierung 1. Erstellen Sie den Datenblock DB1 und ordnen Sie die Datenadresse im Datenblock den PZD- und PKW-Daten der Slave-Station zu. 2. Rufen Sie SFC14 und SFC15 in OB1 auf, um das Lesen und Schreiben der Slave-Stationsdaten abzuschließen. Die periodische Kommunikation ermöglicht den direkten Zugriff auf PKW und PZD durch Aufruf von SFC14 und SFC15. Der Datenaustausch erfolgt schnell und die Echtzeitfähigkeit ist gut. Der Motor kann über PROFIBUS-DP direkt in Echtzeit gesteuert werden, um Drehzahl und Position zu überwachen. Tabelle 1 zeigt die feste Nachrichtenstruktur von POSMO A: [align=center] Tabelle 1: POSMO A Nachrichtenstruktur[/align] 3. Lesen und Schreiben von PZD: PZD gibt Befehle an die Slave-Station aus, um den Motor zu starten, zu stoppen und den Übertragungsblock auszuführen. Es liest PZD-Eingangsbefehle, um den Betriebszustand der Slave-Station zu überwachen und kann durch Auslösen des Übertragungsblocks eine präzise Positionierung durchführen. Während dieses Prozesses werden grundlegende Steuersignale genau entsprechend der Funktion des Steuerworts gesendet. Zum Beispiel wird beim Tippbetrieb 1 der Befehl 453F an PZD1 gesendet. Die höherwertigen Bits von PZD2 sind die Blockauswahlwerte. Tabelle 2 unten erläutert die Bits des Steuerworts: [align=center] Tabelle 2: Steuerwort Tabelle 3: Statuswort[/align] 4. Lesen und Schreiben von PKW: Wichtige Parameter werden über das PKW gesetzt oder gelesen. Das PKW besteht im Allgemeinen aus vier Wörtern: PKE (Parameterkennung), IND (Parameter-Slave-Index), PWE (höchstwertiges Bit des Parameterwerts) und PWE (niederwertiges Bit des Parameterwerts). ① SFC15 dient zum Schreiben von Daten an die PROFIBUS-Slave-Station. Es schreibt vier aufeinanderfolgende Wörter, beginnend mit DB1.DBX12.0, an die Slave-Station und sendet eine Lese- (Schreib-)Parameteranforderung an die Slave-Station. DB1.DBW12 → PKE_W1 DB1.DBW14 → IND_W1 ② SFC14 dient zum Lesen von Daten von der PROFIBUS-Slave-Station und zum Auslesen der erforderlichen Parameter. PKE_R1 → DB1.DBW0 IND_R1 → DB1.DBW2 PWE1_R1 → DB1.DBW4 PWE2_R1 → DB1.DBW6 ③ W#16#100 ist die Startadresse des PKW in der Hardwarekonfiguration. LADDER: Die Startadresse des PKW (oder PZD) in der Hardwarekonfiguration. RECORD: Die Datenadresse, die dem im Datenblock (DB1) definierten Datenbereich des PKW (oder PZD) entspricht. RET_VAL: Das Statuswort des Programmblocks, das den Ausführungsstatus und Fehlerinformationen des Programms in kodierter Form wiedergibt. Das folgende Diagramm zeigt, wie die Motordrehzahl mithilfe des PKW eingestellt wird: 0Hex = 0 %, 4000Hex = 100 %. Hier setzen wir P26=50: [align=center] Abbildung 3: Systemfunktionsblockaufruf[/align] 5. Zusammenfassung Der POSMO A-Motor zeichnet sich durch seine kompakte Bauweise aus und eignet sich daher ideal für hochpräzise Positioniersteuerungssysteme, insbesondere für CNC-Werkzeugmaschinen. Installation und Wartung sind komfortabel und einfach. Der intelligente POSMO A-Motor ist leistungsstark und bietet eine einfache und übersichtliche Programmierung, Fehlersuche und Parametereinstellung. Dank der Mensch-Maschine-Schnittstelle ist er schnell und flexibel einsetzbar und bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Referenzen: [1] Cui Jian, Siemens Industrial Network Communication Guide, Beijing: Machinery Industry Press, 2004 [2] Liao Changchu, S7-300/400 PLC Application Technology, Beijing: Machinery Industry Press, 2004 [3] SIMODRIVE POSMO A [4] S7-300 CPU Technical Functions [5] Siemens AG..S7-300 Automation System CPU-31xC Technical Function User Manual [6] Siemens AG..STEP 7 V5.2 Programming User Manual [7] Siemens AG..Industrial Communication Networks for Automatic Control Systems [8] Siemens AG..SIMATIC NET Industrial Communication IT Solutions [9] ROFIBUS-DP Application in Distributed Automation [10] SIMATIC NET PROFIBUS Networks