摘要：随这时代的发展，现场总线已经成为工业控制的主要模式，并且仍在不断取得新的进步，目前已经从传统的PROFIBUS－DP逐步走向全新的PROFINET总线控制。本文就以烟草行业为例主要介绍Danfoss变频器在PROFINET中的应用。

    关键词：PROFINET；西门子工业以太网；Danfoss；现场总线；烟草

Abstract: Nowadays the trend of industry control is field-bus , which is widely used in manufacture. The paper mainly introduced the application of VLT AutomationDrive in PROFINET in the tobacco factory.
Keywords: PROFINET; Field-bus; Danfoss; Tobacco

    1 引言

    工业通讯对整个自动化工程起着举足轻重的作用。开放式工业以太网标准PROFINET具有显著的优点，能提高生产流程的响应能力和可靠性。在建立自动化架构时采用模块化设计且更加灵活，确保缩短响应时间。工业无线局域网提供了更高的传输速率，而且能在多种领域中应用，工厂的性能将因此而提升。通过集成化的诊断设计和故障安全通信的安全解决方案，工厂能稳定地运转。PROFINET使用现行的IT标准，全面支持TCP/IP协议，从公司管理层至现场层均可实现直接的访问操作，将能同时保障纵向及横向集成。

    Danfoss变频器作为烟草行业中广泛应用的电气设备，在PROFINET框架下的应用必将成为今后的主流。下面就有带领大家了解一下它是如何通过组态并入PROFINET框架下的。

    2 硬件配置

    以郑州烟草实验线为例来演示PROFINET总线的配置。
           
    2.1 我们先新建一个选用带有PN口的CPU S7-300项目   
                
                                      图1    

      2.2 双击图中右上角Hardware 图标建立一个如图2的硬件组态。（其中变频器的GSD文件可从网络下载或供应商提供，提前导入硬件这里不再详述）双击 PN-IO设置好需要的IP地址(如图3），然后点击 保存。这样硬件配置就完成了。   

                   
                                    图2 

                    
                                         图3

      3软件配置

    2.1 profile控制协议，并通过175Z0404网卡对VLT5000（FC300）变频器进行初始化及控制。

    主要的功能：

    1) 对变频器初始化

    2) 控制启动/停止

    3) 清除报警

    4) 速度值给定

    5) 读取变频器状态(准备好，故障报警)

    6) 读取实际速度

    7) 读取电机电流

    8) 读取变频器温度

    2.2 过程通讯字地址及用途分配如下，以PPO4为例：

    1) 输入数据

    PIW300 byte 0 and 1 STW //变频器状态字

    PIW302 byte 2 and 3 MAV //变频器实际频率

    PIW304 byte 4 and 5 PCD3 //电机电流，在参数par.916中设置

    PIW306 byte 6 and 7 PCD4 //变频器温度，在参数par.916中设置

    PIW308 byte 8 and 9 PCD5 //未用

    PIW310 byte 10 and 11 PCD6 //未用

    2) 输出数据

    PQW300 byte 0 and 1 CTW //变频器控制字

    PQW302 byte 2 and 3 MRV //变频器频率设定

    PQW304 byte 4 and 5 PCD3 //未用

    PQW306 byte 6 and 7 PCD4 //未用

    PQW308 byte 8 and 9 PCD5 //未用

    PQW310 byte 10 and 11 PCD6 //未用

    2.3 FC300 变频器内部相关参数设置为：

    PAR.502 =SERIAL PORT //总线模式

    PAR.904 =PPO4 //数据传输格式

    PAR.1200 =auto //该变频器的IP站址听从PLC分配

    PAR.512 =FC profile //报文结构  

    PAR.916 : [1]= par.520 //读取电机电流

    [2]= par.537 //读取变频器温度 （散热片温度）

    另外，变频器控制端子12与27需短接，目的是使能变频器。

    4 现场调试

    4.1 连接好网络（要提前把硬件下载到PLC内部）打开Edit Ethernet Node

    4.2 输入对应变频器的MAC地址并指定需要分配的IP地址，点击Assign下载到变频器中。（变频器的MAC地址可通过变频器网卡上贴的标签查询到）

    4.3 在程序中调用变频器功能块，始能变频器。

    5 基于PROFINET总线控制的优势

    用过基于PROFIBUS-DP控制变频器的工程师们都有体会，那就是变频器在起停过程中有时会出现掉网，其原因就是DP网络的抗干扰能力较差。而且它的通讯能力也及其有限（烟草行业一般为187.5Kpbs），而当通讯速度达到1.5Mbps或更高的时候，变频器的掉网就会时常出现，严重破坏烟草行业的正常生产，对企业造成很大经济损失。而随着自动化控制技术的发展我们要求设备运转更精确效率更高产品指标更稳定，随之而来的就是成倍增长的数据量采集和通讯，而此时PROFIBUS-DP已经显得力不从心。

    而基于PROFINET的总线控制模式符合以太网标准，作为IEC 61158的一部分，PROFINET以国际以太网标准IEEE 802.3和快速以太网（100Mbit/s）以及交换技术为基础。PROFINET的特别之处在于它的如下特性：可在一根电缆上同时进行基于实时和TCP的通讯；用于控制器、分布外围设备以及运动控制的实时通讯具有可伸缩性。PROFINET因此可提供极短的响应时间，从现场层直至企业管理层均可实现连续流畅的通讯，也可利用无线局域网进行无线通讯。

    参考资料

    [1] VLT Automation Driver FC 300操作手册.

    [2] STEP7 V5.2编程手册.

    [3] S7-400硬件和安装手册. 

    [4] Step7 V5.3组态硬件和通讯连接. 

    [5] 基于开放式工业以太网标准PROFINET. 

    摘自《自动化博览》2011年第三期