基于PROFIBUS-DP總線的飛機電網拖動系統轉速控制方法

李明會

摘要：本文簡述了PROFIBUS-DP網絡總線技術，構建了PC機、S7-300 PLC、直流調速器6RA70與直流電機組成的基于PROFIBUS-DP總線的控制系統，重點討論了S7-300 PLC與直流調速器6RA70的通信方式以及PC機通過OPC服務器控制直流電機轉速的編程實現方法，并在實際項目中得到驗證。

關鍵詞：PROFIBUS-DP;PPO類型;OPC服務器

Aircraft electrical drag system based on PROFIBUS-DP trunk Speed control method

LI Minghui

（Huazhong Mersurement and Control Co. Ltd.，Wuhan Hubei 430223 China）

Abstract：This paper briefly describes the PROFIBUS-DP network trunk technology，constructed a control system based on PROFIBUS-DP trunk composed of PC，S7-300 PLC，DC governor 6RA70 and DC motor. The discussion focuses on the communication method between S7-300 PLC and DC converter 6RA70 and the programming method for PC to control the speed of DC motor through OPC server，and verified in practical projects.

Key words：PROFIBUS-DP，PPO type，OPC server

前言

按照民航總局的要求，所有待研制的飛機電網系統需通過地面驗證試驗才能列裝。本文所述的拖動系統就是用于飛機電網地面試驗時，帶動發電機發電，并根據GJB 181/181A的要求實現不同試驗條件的轉速控制。

直流電動機具有良好的機械特性，能在大范圍內平滑調速、起動、制動、正反轉，在傳動領域得到了廣泛的應用。在控制方面，傳統的傳動系統一般采用模擬直流調速系統，現場粉塵大，由于系統長時間運行，經常造成接觸器輔助觸點接觸不良、插件板內部元件及線路灰塵積累產生不完全短路的耦合干擾等故障，控制精度不高，多軸聯動時不能保證精確同步。

在本文中選用6RA70系列的全數字直流調速裝置和西門子S7-300系列小型可編程控制器來完成系統的電傳動控制。6RA70的最大優點就在于應用了基于自由連接技術的軟件結構，系統中所有的重要的量都以連接器連接選用6RA70系列全數字直流調速裝置和西門子S7-300系列小型可編程控制器來完成系統的電傳動控制。控制精度高，受環境的影響和干擾小，能采集到被控制設備的大量信息，不需要大規模的IO系統，可以節省硬件設備的開銷，能進行遠程的故障診斷并作出立即反應。通過兩者的結合，此系統具有良好的擴展性和很強的適應性。

1.PROFIBUS-DP介紹

PROFIBUS-DP網絡是當前工業控制中應用廣泛的網絡標準，PROFIBUS -DP 使用物理層，數據鏈接層和用戶接口，用于現場層的高速數據傳送，PROFIBUS -DP 主要使用主-從方式，主站周期性的與傳動裝置進行數據交換，即主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發送輸出信息。總線循環時間必須要比主站程序循環時間短。此外，PROFIBUS -DP 還提供智能化現場設備所需的非周期性通信以進行組態、診斷和報警處理及復雜設備在運行中參數的確定。

PROFIBUS -DP在本測控系統中與直流調速器6RA70以及PLC模塊和人機界面共同構建了工業控制中的底層硬件系統。該系統控制原理圖如圖1。

拖動監控計算機和主控PLC通過以太網組成網絡，主控PLC和拖動機柜通過Profibus-DP總線組成網絡，其中PLC為主控單元，是主站，需要一直工作，拖動監控計算機、拖動機柜為從站，可以從主站上獲取數據。

PROFIBUS-DP通信協議的數據報文結構分為協議頭、網絡數據和協議層。網絡數據即可用數據結構，稱之為參數過程數據對象PPO，分成不同兩部分分別傳送，包括參數區PKW和過程數據區PZD。參數區PKW用于讀、寫參數值。過程數據區包括控制字、設定值、狀態字和實際值。直流調速器6RA70運行時，只有將速度設定值和速度實際值與速度實際通道連接起來，6RA70才能按照PC機給定的指令運行。6RA70直流調速器PROFIBUS-DP板（CBP2通訊模板-用來連接驅動裝置和上位自動化系統的硬件）共支持5種PPO類型。下圖為6RA70硬件組態。

2.CBP2通信模板參數設定

由于采用的是PPO5類型的通信方式，定義了10個PZD字，在寫操作中PZD1作為控制字由PLC寫入從站，PZD2作為設定值寫入從站。在讀操作中，PLC讀入的PZD1是從站的狀態字，讀入的PZD2是從站的實際值。

3.直流電機轉速控制編程過程

在STEP7編程環境下需要用到系統功能塊SFC14和SFC15。

SFC14是設計用于DP主站對分布式從站讀數據的系統功能，SFC14的特點是能同時連續讀出大于4個字節的數據。SFC14帶有形式參數在調用SFC14時要用對應的實際參數去替換形式參數，表1列出了SFC14的形式參數并說明其含義。

SFC15是設計用于DP主站對分布式從站寫數據的系統功能，SFC15的特點是能同時連續寫入大于4個字節的數據。SFC15帶有形式參數在調用SFC15時要用對應的實際參數去替換形式參數，表2列出了SFC15的形式參數并說明其含義。