久久久91-久久久91精品国产一区二区-久久久91精品国产一区二区三区-久久久999国产精品-久久久999久久久精品

馮元崴 （1975-）

男，1996年畢業，高級工程師，碩士 學位。現就職于寶鋼分公司硅鋼部，從事電氣自動化工作。

摘要：本文就寶鋼分公司硅鋼部無取向重卷機組新增數據監控系統的硬件組成、硬件及網絡組態、相關軟件編程進行說明，并成功實現了基于Profibus總線的MELSEC系統數據監控和跟蹤。

關鍵詞：總線 ；組態；Profibus；MELSEC

Abstract: This article introduces the hardware and network configuration as well as the
 related programming of MELSEC data acquiring and monitor system in BaoSteel No-Oriental Steel Recoiling & Trimming Line. Based on profibus, Data Acquiring and Monitor 
function of MELSEC system is successfully realized.

Key words: Bus; Configuration; Profibus; MELSEC

1 引言

    寶鋼分公司硅鋼部無取向硅鋼重卷機組2008年上半年投產，主要用于無取向硅鋼產品分卷及剪邊。該機組采用三菱MELSEC Q系列（MELSEC-Q25H）PLC作為機組主線PLC，用于機組控制。在試生產初期，由于該機組無數據監控系統，部分困擾機組正常運行的問題由于缺乏分析手段而得不到解決。為解決該問題，于2008年下半年在該機組增加了數據監控系統，通過數據監控系統，解決原有機組對于故障分析無有效手段的問題，使大量困擾機組的問題得以解決。本文就MELSEC系統中增加數據監控系統原理、實現方法進行介紹和說明。

2 系統概述

2.1 數據監控系統選擇

    在重卷機組數據監控系統選型時，原有系統HMI中自帶的趨勢（TREND）功能由于采集數據量小及采樣時間無法滿足現場要求。在目前主流數據監控系統中，較為成熟的是德國iBA公司的PDA。該公司成立于1985年，其PDA產品具有良好的開放性，廣泛應用于與西門子、ABB公司等基礎自動化設備配套，用于對產線故障進行跟蹤以及對數據進行收集分析。

    鑒于iBA公司PDA產品良好的使用業績，雖然國、內外業界鮮有使用于MELSEC系統的實例，但考慮PDA支持Profibus總線，最終選擇iBA公司PDA作為新增數據監控系統。

2.2 Profibus現場總線

    Profibus是一種國際化、開放式、不依賴于生產商的現場總線。廣泛應用于制造業自動化、流程工業自動化、樓宇等鄰域自動化。

    MELSEC系列PLC采用Profibus方式通訊基本原理如圖1所表示：

                       圖1   采用Profibus總線MELSEC通訊原理圖

    Profibus-DP使用了物理層（PHY）、數據鏈路層（FDL）和用戶層。物理層規定了線路介質、物理連接的類型和電氣特性。數據鏈路層（FDL）規定介質訪問控制、幀格式、服務內容以及物理層、數據鏈路層的總線管理服務（FMAl／2）。FMAl／2的功能主要有強制復位FDL和PHY、設定參數值、讀狀態、讀事件及進行配置等。用戶層包括直接數據鏈路映像DDLM和用戶接口／用戶。用戶接口詳細說明了各種不同Profibus-DP設備的設備行為，DDLM將所有在用戶接口中傳送的功能都映射到現場總線/Profibus-DP主站/數據鏈路層FDL和FMAl／2服務。最終，利用緩沖存儲器并使用專用指令與MELSEC-Q系列PLC實現通訊。

2.3 系統硬件及軟件構成

    系統硬件組態簡圖如圖2表示：

                          圖2   MELSEC系統數據監控組態簡圖

    其硬件組成如下：

    （1）PLC側采用QJ71PB92D作為Profibus-DP主站單元；

    （2）PDA服務器（采用PCI插槽，配置L2B n/8 PCI卡，使用Profibus接口與主站進行通訊)；當采用一條Profibus總線作為通訊回線時，一個L2B n/8 PCI卡相當于4個DP從站；

    （3）使用Profibus專用電纜連接MELSEC PLC側QJ71PB92D（主站）與PDA服務器側的L2B n/8 PCI卡；

    （4）PDA硬件授權（使用USB接口，連接于PDA服務器USB接口上）

    在MELSEC系統下配置數據監控系統并實現其功能需要如下軟件：

    （1）GX-Developer：用于對Profibus主站QJ71PB92D在MELSEC系統中進行組態；

    （2）GX-Configurator DP：用于對MELSEC系統下Profibus網絡進行組態、配置和參數設定；

    （3）Iba Analyzer：用于對采集數據進行監控和分析。

3 硬件及網絡組態

3.1 Profibus主站（QJ71PB92D）硬件組態

    由于Profibus主站模塊安裝在MELSEC硬件系統中，因此需要使用MELSEC專用軟件GX-Developer對主站的硬件信息進行組態。在本項目中，QJ71PB92D卡件插在第22個槽位，其類型選擇為智能類型；QJ71PB92D與PLC雙向通訊采用其點數為32點(具體地址定義見表1),硬件起始地址為320（即地址偏移量為320）。出錯設置為出錯時輸出模塊清空，硬件出錯時CPU操作模式為停止。其詳細配置為圖3。

                           表1   QJ71PB92D輸入/輸出信號表

                             圖3   MELSEC系統數據監控組態簡圖

3.2 Profibus從站（L2B n/8 PCI）硬件組態

    為實現對MELSEC系統必要數據采集，在PDA服務器中需安裝L2B n/8 PCI卡作為Profibus從站；每條Profibus回線可以仿效為四個Profibus DP 從站。在本項目中，使用一條Profibus回線實現MELSEC系統QJ71PB92D與PDA服務器所安裝的L2B n/8 PCI通訊。

3.3 網絡組態

    在完成硬件組態后，需對網絡進行組態，并對主站和從站信息進行相應配置。對于Profibus網絡，使用GX-Configurator DP進行組態。MELSEC GX-Configurator DP是三菱開發的針對Profibus網絡所開發的對網絡及主/從站設定的專用軟件。對于Profibus網絡組態步驟如下：

    （1）選擇Profibus-DP模塊類型為QJ71PB92D，選擇其模式為擴展工作模式（MODE E）；

    （2）安裝GSD文件。對于不同的數據采集模塊，有不同類型的GSD文件。在本項目中，每個從站采集的數據類型為32個模擬量和32個數字量，因此選擇與之對應的GSD文件iba_0F01.gsd；

    （3）把QJ71PB92D作為Profibus主站，設置主站信息及總線參數。在該項設置中，除主站信息中的主站FDL地址需要進行修改外（本項目設置為0），其余參數均可采用原有默認參數；

    （4）使用菜單中新增DP子站（Insert DP Slave）功能，新增L2B 8/8 PCI的4個子站，子站名稱分別定義為PDA01～PDA04，其FDL地址分別定義為1～4。

    通過以上步驟，完成Profibus網絡組態，使用MELSEC GX-Configurator DP對配置進行下裝，即完成了對DP網絡組態。組態后的Profibus網絡見圖4。

                                  圖4   Profibus網絡組態

4 編程

    在完成硬件及網絡組態后，需對通訊及采集的數據進行編程。

4.1 通訊編程

    對于MELSEC與數據采集系統通訊，需要通過編程實現。在編程中，使用QJ71PB92D模塊的Y00狀態位觸發數據通訊開始。其判斷邏輯如下：

                                 圖5   通訊觸發邏輯

    采用如上邏輯判斷MELSEC PLC與Profibus模塊QJ71PB92D是否可以開始進行通訊；當Profibus網絡及通訊模塊QJ71PB92D硬件正常，且不在進行數據交換時，通訊開始。

4.2 數據采集編程

    在實現數據采集前，需要對QJ71PB92D數據存儲方式進行了解。

    QJ71PB92D使用緩沖存儲進行數據交換，緩沖存儲地址定義從0～3775，其中0～959主要用于從站輸入數據存儲，960～1919用于從站輸出數據存儲；對于數據采集系統而言，使用960～1919作為采集信號地址定義區域。在本項目中，使用L2B n/8 PCI卡作為PDA服務器數據采集卡，對于一條Profibus回線系統而言，每個L2B n/8 PCI卡相當于4個從站；根據每個從站可采集32個模擬量和32個數字量而言，本項目數據采集監控系統地址分配如下：

                             表2   L2B n/8　PCI從站地址分配

                                圖6   QJ71PB92D數據讀寫簡圖

    對于本項目而言，作為數據采集系統，從MELSEC CPU讀取需采集數據，通過緩沖存儲中的輸出映像區傳送至QJ71PB92D的輸出映像中；對于使用一個Profibus回線的L2B n/8 PCI模塊而言，其相當于4個DP子站，通過指定輸出映像中地址與子站對應關系，使在不同輸出映像地址中的數字量和模擬量分別在不同的DP子站中顯示，從而實現了數據采集功能。

    在對數字量和模擬量數據進行數據采集時，使用MELSEC智能模塊軟元件方式進行編程。所謂智能軟元件就是將智能模塊的緩沖存儲器以CPU軟元件的形式表現出來，這樣可以直接讀取保存于智能模塊緩沖存儲器中的數據，而且可以直接向智能模塊的緩沖存儲器中寫入數據。

    以采集數字量數據為例，其編程方式如下：

    其具體含義為把內部變量1　M230（布爾量）送至智能模塊QJ71PB92D的1#從站的數字量1#通道中，其軟元件地址為U32/G962.0。

    以采集模擬量數據為例，通過Profibus方式進行數據通訊時，其高低字節是相反的，因此需要采用SWAP指令 對字節次序進行調整。其編程方式如下：

    其具體含義為把數據寄存器1　W100（整型）送至中間寄存器1，通過SWAP指令對高低字節進行對換后，把其結果送至智能模塊QJ71PB92D的1#從站的模擬量1#通道中，其軟元件地址為U32/G964。

    通過以上方式，實現了對數字量和模擬量數據采集。

5 結語

    根據以上內容，在原有MELSEC系統上建立了以Profibus為總線的數據監控系統。通過該數據監控系統，對關鍵數據進行跟蹤記錄，為故障和分析提供了依據和基礎，解決了大量的現場問題。


參考文獻

[1] 三菱電機，Profibus-DP接口模塊用戶手冊，2001.4.

[2] 三菱電機，GX-Configurator　DP操作手冊，2003.11.

[3] IBA  AG，Profibus　Interface PCI Board，2007.1.