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潯之漫智控技術有限公司  上海詩慕自動化設備有限公司
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 PROFIBUS協議結構是根據ISO7498標準，以OSI作為參考模型的。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶接口。第3到7層未加描述。用戶接口規定了用戶及系統以及不同設備可調用的應用功能，并具體說明了各種不同PROFIBUS-DP設備的設備行為。PROFIBUS-FMS定義了第1、2、7層，應用層包括現場總線信息規范（FMS）和低層接口（LLI）。FMS包括了應用協議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通訊服務；LLI協調不同的通訊關系并提供不依靠設備的第2層訪問接口。PROFIBUS-PA的數據傳輸采用擴展的PROFIBUS-DP協議。另外，PA還描述了現場設備行為的PA行規。根據IEC1157-2標準，PA的傳輸技術可確保其本質安全性，而且可通過總線給現場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網絡。

         2．PROFIBUS的傳輸技術

    PROFIBUS提供了三種數據傳輸型式：RS-485傳輸、IEC1157-2傳輸和光纖傳輸。

   （1） RS-485傳輸技術

    RS-485傳輸是PROFIBUS常用的一種傳輸技術，通常稱之為H2。RS-485傳輸技術用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。

             RS-485傳輸技術基本特征是：網絡拓撲為線性總線，兩端有有源的總線終端電阻；傳輸速率為9.6kbps～12Mbps；介質為屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環境條件；不帶中繼時每分段可連接32個站，帶中繼時可多到127個站。

             RS-485傳輸設備安裝要點：全部設備均與總線連接；每個分段上多可接32個站（主站或從站）；每段的頭和尾各有一個總線終端電阻，確保操縱運行不發生誤差；兩個總線終端電阻必須一直有電源；當分段站超過32個時，必須使用中繼器用以連接各總線段，串聯的中繼器一般不超過4個；傳輸速率可選9.6kbps～12Mbps，一旦設備投進運行，全部設備均需選用同一傳輸速率。電纜大長度取決于傳輸速率。采用RS-485傳輸技術的PROFIBUS網絡好使用9針D型插頭。當連接各站時，應確保數據線不要擰絞，系統在高電磁發射環境下運行應使用帶屏蔽的電纜，屏蔽可進步電磁兼容性（EMC）。如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應在兩端與保護接地連接，并通過盡可能的大面積屏蔽接線來復蓋，以保持良好的傳導性。

• SINAMICS G120 標準變頻器為安全相關應用提供了多種不同型號。所有電源模塊都已針對安全集成 (Safety Integrated) 進行設計。通過結合帶有適當故障安全型控制單元的功率模塊可以創建安全集成驅動器。

  SINAMICS G120 故障安全型變頻器提供四種安全功能，通過 EN 954-1 標準 3 類和 IEC 61508 標準 SIL 2 認證：

• 安全轉矩關閉 (STO)，防止驅動器主動運動
• 安全停止 1 (SS1) 功能用于連續一個安全制動斜坡
• 安全限制轉速 (SLS) 功能用于防止超過某個轉速限值的危險移動
• 安全制動控制 (SBC)，用于驅動斷電狀態下仍處于活動狀態的電機制動器，例如，電機止動閘

• 功能“安全停止 1”和“安全限制轉速”都無需使用電機傳感器或編碼器來執行，執行成本非常低。尤其現有系統也可通過安全技術來更新，不需要更改電機或機械系統。

  “安全限速”和“安全停止 1”功能不能在使用起重裝置和絞車的情況下穿設負載。

  更多信息請參閱“安全集成”一節中“要點”部分。

  有效的饋電技術

  

  PM260 電源模塊通過這項技術，連接到標準變頻器、且于發電機模式下工作的電機所產生的能量可反饋到電源系統。由于不需要制動電阻、制動斬波器和電源電抗器等組件，因此可以避免控制柜的額外冷卻和額外空間要求。另外，大大降低了接線和工程與組態成本。同時，還可以大量節省能耗和運行成本。

  更多信息請參閱“高效橫進技術”一節中的“要點”部分。

  總結

  SIMATIC 控制器

  SIMATIC 控制器有多種多樣，包括從高性能 PLC 的書本型迷你控制器，到基于 PC 的控制器，無論什么要求，它都能滿足要求。

  這些控制器的共同特點是，在***小的空間里壓縮了***大處理能力，能滿足***苛刻的機械和氣候條件、高速及可擴展性等要求。

  這種分級的性能特征是 SIMATIC 系列產品的力量所在。

  目前，SIMATIC PLC 正在執行越來越多的功能，原本需要*不同技術。 對您來說，一切都變得更加容易，更加*，更加經濟。

  S7-300

• 模塊化微型 PLC 系統，滿足中、小規模的性能要求
• 各種性能的模塊可以非常好地滿足和適應自動化控制任務
• 簡單實用的分布式結構和多界面網絡能力，應用十分靈活
• 操作方便，設計簡單，不含風扇
• 任務增加時可順利擴展
• 大量的集成功能，使它功能非常強勁

• S7-300F

• 故障安全型自動化系統，可滿足工廠日益增加的安全需求
• 基于 S7-300
• 可連接配有安全型模塊的附加 ET 200S 和 ET 200M 分布式 I/O 站
• 通過采用 PROFIsafe 行規的 PROFIBUS DP 進行安全相關通信
• 標準模塊另外也可用于非安全相關應用

• S7-300

  SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統，可滿足中、低端的性能要求。

  模塊化、無風扇設計、易于實現分布式結構以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、低端應用中各種不同任務的經濟、用戶友好的解決方案。

  SIMATIC S7-300 的應用領域包括：

• 特殊機械，
• 紡織機械，
• 包裝機械，
• 一般機械設備制造，
• 控制器制造，
• 機床制造，
• 安裝系統，
• 電氣與電子工業及相關產業。

• 多種性能等級的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模塊，可允許用戶根據不同的應用選取相應模塊。任務擴展時，可通過使用附加模塊隨時對控制器進行升級。

  SIMATIC S7-300 是一個通用的控制器：

• 具有高電磁兼容性和抗震性，可***大限度地用于工業領域。

• S7-300F

  SIMATIC S7-300F 故障安全自動化系統可使用在對安全要求較高的設備中。其可對立即停車過程進行控制，因此不會對人身、環境造成損害。

  S7-300F 滿足下列安全要求：

• 要求等級 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
• 類別 1 - 4 符合 EN 954-1

• 另外，標準模塊還可用在 S7-300F 及故障安全模塊中。因此它可以創建一個全集成的控制系統，在非安全相關和安全相關任務共存的工廠中使用。使用相同的標準工具對整個工廠進行組態和編程。

             （2）IEC1157-2傳輸技術

IEC1l57-2的傳輸技術用于PROFIBUS-PA，能滿足化工和石油化產業的要求。它可保持其本質安全性，并通過總線對現場設備供電。IEC1157-2是一種位同步協議，可進行無電流的連續傳輸，通常稱為H1。

             （3）光纖傳輸技術

    PROFIBUS系統在電磁干擾很大的環境下應用時，可使用光纖導體，以增加高速傳輸的間隔。可使用兩種光纖導體：一種是價格低廉的塑料纖維導體，供間隔小于50m情況下使用；另一種是玻璃纖維導體，供間隔小于1km情況下使用。很多廠商提供總線插頭可將RS-485信號轉換成光纖導體信號或將光纖導體信號轉換成RS-485信號。

（1）編程語言簡單。程序語言簡單能保證操作人員操作起來簡單上手。PLC作為控制計算機，其編程語言必須能讓工程人員理解和接受，這樣能讓其更好更快的投入使用，因此，其編程語言都比較簡易，大多采用梯形圖、邏輯圖或者語句表等簡明的編程語言，編程時間縮短的同時，也使那些不熟悉電子電路、不懂計算機原理以及編程語言的人，也可以通過簡單的學習，對該系統進行控制。對于推廣使用PLC十分有利。 
     M182置位使氣缸伸出定位翻轉機構，氣缸前磁感X5檢測到氣缸伸出定位后使Y10復位，PLC的輸出點Y11動作發出焊位2完成信號給機器人，此時，機器人再由機器人原點轉往焊位2的位置進行焊接作業，焊接完畢后返回原點。
     還需在控制系統中定義分配1個安裝位，以便于操作工人安裝和拆卸工件，在自動生產前，需在手動模式下示教操作，以確定各焊位的位置數據，為了消除機械誤差對示教操作定位的影響，在示教確定焊位位置數據前，要先執行1次對翻轉機構的回原點清零處理。
     PLC主機及擴展模塊如圖2所示，3變頻器的選擇本設計選用西門子MM440變頻器，該變頻器可以通過6個數字輸入端口對電動機進行正反轉運行，正反轉點動運行方向控制，可通過基本操作板，按頻率調節按鍵可增加和減少輸出頻率。
     4控制系統的軟件設計程采用PLC控制的全自動瓷磚打包機流水線，打包機完成上料，傳送，對位，傳送，捆扎，傳送等工作，上料靠機械手配合電機工作，根據實際要求設計每次的夾磚時間，使整個生產過程不間斷，提高生產效率。

     根據I/O地址分配(6輸入，9輸出且輸出選用繼電器型輸出)，選用西門子S7200系列PLC，考慮到PLC還要外接一個4路模擬量輸入模塊EM231和2個2路模擬量輸出模塊EM232，所以選用的PLC必須能夠擴展2個以上模塊[1]。
     從而設置正反向轉速的大小，也可以由模擬輸入端控制電動機轉速的大小，其型號種類繁多，額定功率從120W到200Kw(恒定轉矩CT控制方式)，或者可達250Kw(可變轉矩VT控制方式)，供用戶選擇，MM440變頻器由微處理器控制。
     然后按下觸摸屏上的[+"(M17)或[-"(M18)點動按鈕使翻轉機構動作，在到達所需的位置后松開按鈕，翻轉機構停止動作，此時，按下觸摸屏上的[M101"按鈕，將Y0輸出脈沖的累積值傳送到D1102作為焊位1的位置數據。
     需要兩人控制，一人接磚，一人控制機器，發覺機械異常時能立刻停止，避免不必要的經濟損失，防止意外的產生，2打包機的控制系統設計本次打包機設計用的是來自三菱MITSUBISHIFX2N-48MR繼電器輸出型可編程控制器。

     并采用具有現代*進水平的絕緣柵雙極型(IGBT)晶體管作為功率輸出器件，因此它們具有很高的運行可靠性和功能多樣性，采用脈沖頻率可選的脈寬調制，可使電動機低噪聲運行，而完善的保護功能為變頻器和電機提供了良好的保護[2]。
     該系統所需的輸入點數為22，輸出點數為22，全部是開關量，則可將I//O分配如下(表1):表1PLC輸入輸出點控制表3程序梯形圖根據對交通信號燈的控制要求及PLC控制系統的I/O分配的定義，可對PLC進行控制程序的設計。
     使其可以運用于各種自動化控制領域，現代的PLC不僅可以用來控制時間，還可以控制位置，控制溫度等，功能日趨完善，(5)維護簡便，維護簡單可以保證系統的使用壽命，PLC本身的設計簡單且有完善的自我診斷的功能。

         3. PROFIBUS總線存取控制技術

    PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一樣的總線存取控制技術，它是通過OSI參考模型第2層（數據鏈路層）來實現的，它包括保證數據可靠性技術及傳輸協議和報文處理。在PROFIBUS中，第2層稱之為現場總線數據鏈路層（FDL，Fieldbus Data Link）。介質存取控制（M A C，   Medium Access Control）具體控制數據傳輸的程序，MAC必須確保在任何一個時刻只有一個站點發送數據。PROFIBUS協議的設計要滿足介質存取控制的兩個基本要求：

             1）在復雜的自動化系統（主站）間的通訊，必須保證在確切限定的時間間隔中，任何一個站點要有足夠的時間來完成通訊任務。

    2）在復雜的程序控制器和簡單的I/O設備（從站）間通訊，應盡可能快速又簡單地完成數據的實時傳輸。

             因此PROFIBUS主站之間采用令牌傳送方式，主站與從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個主站在一個確切規定的時間內得到總線存取權（令牌），令牌在所有主站中循環一周的長時間是事先規定的。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進行。主站得到總線存取令牌時可依照主-從通訊關系表與所有從站通訊，向從站發送或讀取信息，也可依照主-主通訊關系表與所有主站通訊。所以可能有3種系統配置：純主-從系統、純主-主系統和混合系統。