現場總線Profibus-dp在起重機控制系統的應用

一、大型起重機機械系統概況

一般說起重機機械機構主要是指：起升機構，運行機構，旋轉機構，變幅機構等。對於機構複雜的起重機，多是指：噸位比較龐大，機構比較繁多，控制相對繁瑣，可靠性、安全性要求較高的大型設備。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201612/329368.htm

針對本文要涉及的起重機主要是造船行業使用的大跨度起重設備，不但機構多，控制複雜，而且跨度大，運行平穩控制要求更高。具體主要機械機構包括：

1、上起升機構，是有上小車拖動，具有2隻55KW變頻電動機作為起升的機構，上起升機構既可以實現單動作，也可以實現聯合動作，以配合下起升機構作為吊裝物體的抬吊，翻轉等動作要求。

2、下起升機構，是有下小車拖動，具有主起升和副起升兩個起升機構的機械傳動機構，主起升和副起升都可以單獨動作，依據吊裝物體不同噸位而使用不同起升機構。

3、小車運行機構，在上面也提到小車拖動部分，小車運行就是把起升機構平移傳動機械機構，分為上小車平移機構和小車平移機構；

4、大車平移機構，大車平移機構主要功能就是拖動整個起重機整體結構沿著預敷設軌道做平移運動結構。

5、電纜傳輸結構，一般是為起重機提供電源的機構，一般有電纜捲筒裝置作為收放電纜要求，按照運行方向做出動作的傳動機構。

二、Profibus-Dp現場總線的技術特點

PROFIBUS-DP用於現場層的高速數據傳送,主站周期地讀取從站的輸入信息並周期地向從站發送輸出信息。總線循環時間必須要比主站（PLC）程序循環時間短。除周期性用戶數據傳輸外，PROFIBUS-Dp還提供智能化設備所需的非周期性通信以進行組態．診斷和報警處理。

①傳輸技術：RS－485雙絞線．雙線電纜或光纜。波特率從9.6K bit/s到12M bit/s。

②總線存取：各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主－從傳送。支持單主或多主系統。總線上最站點（主－從設備）數為126。

③通信：點對點（用戶數據傳送）或廣播（控制指令）。循環主－從用戶數據傳送和非循環主－主數據傳送。

④運行模式：運行、清除、停止。

⑤同步：控制指令允許輸入和輸出同步。同步模式：輸出同步；鎖定模式：輸入同步。

⑥功能：DP主站和DP從站間的循環用戶有數據傳送。各DP從站的動態激活和可激活。DP從站組態的檢查。強大的診斷功能，三級診斷診斷信息。輸入或輸出的同步。通過總線給DP從站賦予地址。通過部線對DP主站（DPM1）進行配置，每DP從站的輸入和輸出數據最大為246位元組。

⑦可靠性和保護機制：所有信息的傳輸按海明距離HD＝４進行。DP從站帶看門狗定時器（Watchdog Timer）。對DP從站的輸入／輸出進行存取保護。DP主站上帶可變定時器的用戶數據傳送監視。

⑧設備類型：第二類DP主站（DPM2）是可進行編程．組態．診斷的設備。第一類DP主站（DPM1）是中央可編程控制器，如PLC、PC等。DP從站是帶二進位值或模擬量輸入輸出的驅動器．閥門等。

三、PROFIBUS-Dp分布設計思路

1、起重機電氣系統設計框圖（PLC部分）

圖一：起重機電氣系統設計框圖

PLC採用歐姆龍CS1G系列，中央控制單元為CS1G-CPU42，現場總線控制模塊為CS1G-PRM21。作為現場總線PROFIBUS-Dp控制總站，各機構變頻器，行走糾偏編碼器等作為現場總線PROFIBUS-Dp控制從站。由於總線距離比較長，線路中設置PROFIBUS-Dp中繼器以延長總線通訊距離。

2、PROFIBUS-Dp的單元設置示意圖

四、現場總線PROFIBUS-Dp通訊程序編寫

1、主起升機構程序示例

圖三：主起升程序

2、鑑於其他機構程序編寫和主起升機構程序類似，在此不再一一列出。可以參考主起升機機構程序編寫。

參考文獻：

1、歐姆龍CS1G系列PLC編程手冊；

2、歐姆龍CS1G系列PLC硬體手冊；

3、歐姆龍PROFIBUS-Dp手冊；

4、起重機機械設計手冊。