泗博自動(dòng)化 CAN?轉(zhuǎn) PROFIBUS DP?網(wǎng)關(guān)在港機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

—將橋吊控制器接入西門子 S7-400PLC?系統(tǒng)

引言

運(yùn)輸集裝箱化是國(guó)際航運(yùn)史上一個(gè)令人矚目的變革它不僅改善了運(yùn)輸效率，而且?guī)砹诵碌母鼮榻?jīng)濟(jì) 的運(yùn)輸模式，這很大的促進(jìn)了國(guó)際貿(mào)易的便利和全球化的實(shí)現(xiàn)。各種現(xiàn)場(chǎng)總線特別是 CAN?以及 PROFIBUS?技術(shù)的發(fā)展，為港機(jī)控制的發(fā)展提供了有利條件。本文就香港國(guó)際貨柜碼頭某大型起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)中， 西門子 S7-400PLC?通過對(duì)橋吊控制器的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)集裝箱進(jìn)行控制，介紹如何實(shí)現(xiàn)這兩種不同的現(xiàn)場(chǎng) 總線之間的數(shù)據(jù)通信。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，泗博自動(dòng)化的 CAN?轉(zhuǎn) PROFIBUS DP?網(wǎng)關(guān) PCA-100?表現(xiàn)出了其穩(wěn)定、可靠的優(yōu)點(diǎn)。

二、系統(tǒng)組成

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在整個(gè)控制系統(tǒng)中，各個(gè)調(diào)速裝置與 PLC、主 PLC?和司機(jī)室遠(yuǎn)程 PLC?之間、以及 PLC?與可顯示工作狀 態(tài)和故障情況的大屏幕監(jiān)控系統(tǒng)之間采用 PROFIBUS?通訊連接。在圖 1?的系統(tǒng)構(gòu)成中，略去了西門子 S7-400PLC?之外的其它現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制設(shè)備。西門子 S7-400PLC?的主要任務(wù)之一是實(shí)現(xiàn)對(duì)橋吊控制器的控制。 西門子 S7-400PLC?采用 PROFIBUS DP?主站協(xié)議；橋吊控制器采用的是汽車行業(yè)普遍使用的 CAN?總線技術(shù)， 控制現(xiàn)場(chǎng)集裝箱的動(dòng)作。在該項(xiàng)目中，為了實(shí)現(xiàn)西門子 S7-400PLC?對(duì)橋吊控制器的控制，采用了泗博自動(dòng) 化的高性能的 CAN?轉(zhuǎn) PROFIBUS DP?網(wǎng)關(guān) PCA-100。

PCA-100?做西門子 PLC?的 PROFIBUS DP?從站。用戶通過在網(wǎng)關(guān)面板上的撥碼開關(guān)設(shè)置網(wǎng)關(guān)輸入輸出字 節(jié)數(shù)、CAN?通訊方式及波特率，并且在西門子 PLC?的組態(tài)軟件中進(jìn)行組態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)不同總線數(shù)據(jù)的雙向傳輸。

2、通信網(wǎng)絡(luò)組成

2.1 PROFIBUS?協(xié)議簡(jiǎn)介

PROFIBUS?是目前國(guó)際上通用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)之一，以其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)、嚴(yán)格的認(rèn)證 規(guī)范、開放的 標(biāo)準(zhǔn)、眾多廠商的支持和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī)，已成為很重要的和應(yīng)用很廣泛的 現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS?現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議包括三個(gè)主要部分： ? PROFIBUS DP：主站和從站之間采用輪循的通訊方式，主要應(yīng)用于自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通 信。 ? PROFIBUS PA：電源和通信數(shù)據(jù)通過總線并行傳輸，主要用于面向過程自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)和現(xiàn)場(chǎng) 級(jí)通訊。 ? 支持 CANopen?協(xié)議的最多 8?個(gè)字節(jié)的 TPDO、最多 8?個(gè)字節(jié)的 RPDO、最多 4?個(gè)字節(jié)快速 Download SDO?和最多 4?個(gè)字節(jié)快速 Upload SDO。 ? PROFIBUS FMS：定義了主站和主站之間的通訊模型，主要用于自動(dòng)化系統(tǒng)中系統(tǒng)級(jí)和車間級(jí)的過程 數(shù)據(jù)交換。 其中，PROFIBUS DP?是高速網(wǎng)絡(luò)，通訊速率達(dá)到 12M。PROFIBUS DP?可以連接遠(yuǎn)程 I/O、執(zhí) 行機(jī)構(gòu)、 智能馬達(dá)控制器、人機(jī)界面 HMI、閥門定位器、變頻器等智能設(shè)備， 一條 PROFIBUS DP?總線可以最多連 接 123?個(gè)從站設(shè)備。PROFIBUS DP?的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是總線型、星型和樹型，通訊介質(zhì)可以是屏蔽雙絞線、光纖，也支持紅外傳輸，采用雙絞線時(shí)，不加中繼器最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá) 1.2?公里，最多可以采用 9?個(gè)中 繼器，最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá) 9?公里。采用光纖時(shí)，最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá) 100?公里以上，其中采用多膜光纖， 兩點(diǎn)間最遠(yuǎn)距離可達(dá) 3?公里，采用單膜光纖時(shí)，兩點(diǎn)間最遠(yuǎn)距離可達(dá) 3?公里。 PROFIBUS DP?支持的總線型拓?fù)淙缦拢?/p>

2.2 CAN?協(xié)議簡(jiǎn)介

CAN?全稱為 Controller Area Network，即控制器局域網(wǎng)，由德國(guó) Bosch?公司先提出，是國(guó)際上應(yīng)用 很廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。起初 CAN?被設(shè)計(jì)作為汽車環(huán)境中的通訊，在汽車電子控制裝置之間交換信息形成 汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。由于其良好的性能、較高的可靠性和低廉的價(jià)格現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制、醫(yī)療 儀器等眾多領(lǐng)域。 CAN?協(xié)議是建立在 OSI7?層開放互連參考模型基礎(chǔ)之上的。但 CAN?協(xié)議只定義了模型的最下面兩層:數(shù) 據(jù)鏈路層和物理層，僅保證了節(jié)點(diǎn)間無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸。CAN?的應(yīng)用層協(xié)議必須由 CAN?用戶自行定義，或 采用一些國(guó)際組織制訂的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。應(yīng)用較為廣泛的是 DeviceNet?和 CANopen，分別廣泛應(yīng)用于過程控制 和機(jī)電控制領(lǐng)域。但此類協(xié)議一般結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，更適合復(fù)雜大型系統(tǒng)的應(yīng)用。 CAN?是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率、抗電磁干擾性，而且要能夠 檢測(cè)出總線的任何錯(cuò)誤。當(dāng)信號(hào)傳輸距離達(dá) 10km?時(shí),CAN?仍可提供高達(dá) 50kbps?的數(shù)據(jù)傳輸速率。 CAN?協(xié)議支持兩種幀格式，它們只是在確認(rèn)區(qū)存在差異，一種被稱為 CAN?標(biāo)準(zhǔn)幀，在 CAN2.0?協(xié)議的 Part A?進(jìn)行定義，標(biāo)準(zhǔn)幀支持 11bit?的確認(rèn)區(qū)長(zhǎng)度；另一種稱為 CAN?擴(kuò)展幀，在 CAN2.0?協(xié)議的 Part B?進(jìn) 行定義，支持 29bit?的確認(rèn)區(qū)。

三、結(jié)束語

在該 PLC?控制系統(tǒng)中，PCA-100?作為西門子 S7-400PLC?和橋吊控制器之間的橋梁，能夠使這兩種完全不同的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備實(shí)現(xiàn)正常數(shù)據(jù)通信，使西門子 PLC?控制現(xiàn)場(chǎng)橋吊的動(dòng)作及讀取其電氣狀態(tài)成為可能。在整個(gè)系統(tǒng)中，泗博自動(dòng)化的 PCA-100?表現(xiàn)了其穩(wěn)定、可靠的性能，大大方便了港機(jī)控制特別是橋吊控制系統(tǒng)的應(yīng)用。

　　審核編輯：湯梓紅