现场总线Profibus-dp在起重机控制系统的应用

一、大型起重机机械系统概况

    一般说起重机机械机构主要是指：起升机构，运行机构，旋转机构，变幅机构等。对于机构复杂的起重机，多是指：吨位比较庞大，机构比较繁多，控制相对繁琐，可靠性、安全性要求较高的大型设备。

    针对本文要涉及的起重机主要是造船行业使用的大跨度起重设备，不但机构多，控制复杂，而且跨度大，运行平稳控制要求更高。具体主要机械机构包括：

    1、上起升机构，是有上小车拖动，具有2只55KW变频电动机作为起升的机构，上起升机构既可以实现单动作，也可以实现联合动作，以配合下起升机构作为吊装物体的抬吊，翻转等动作要求。

    2、下起升机构，是有下小车拖动，具有主起升和副起升两个起升机构的机械传动机构，主起升和副起升都可以单独动作，依据吊装物体不同吨位而使用不同起升机构。

    3、小车运行机构，在上面也提到小车拖动部分，小车运行就是把起升机构平移传动机械机构，分为上小车平移机构和小车平移机构；

    4、大车平移机构，大车平移机构主要功能就是拖动整个起重机整体结构沿着预敷设轨道做平移运动结构。

    5、电缆传输结构，一般是为起重机提供电源的机构，一般有电缆卷筒装置作为收放电缆要求，按照运行方向做出动作的传动机构。

二、Profibus-Dp现场总线的技术特点

    PROFIBUS-DP用于现场层的高速数据传送,主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-Dp还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态．诊断和报警处理。

    ①传输技术：RS－485双绞线．双线电缆或光缆。波特率从9.6K bit/s到12M bit/s。

    ②总线存取：各主站间令牌传递，主站与从站间为主－从传送。支持单主或多主系统。总线上最站点（主－从设备）数为126。

    ③通信：点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）。循环主－从用户数据传送和非循环主－主数据传送。

    ④运行模式：运行、清除、停止。

    ⑤同步：控制指令允许输入和输出同步。同步模式：输出同步；锁定模式：输入同步。

    ⑥功能：DP主站和DP从站间的循环用户有数据传送。各DP从站的动态激活和可激活。DP从站组态的检查。强大的诊断功能，三级诊断诊断信息。输入或输出的同步。通过总线给DP从站赋予地址。通过部线对DP主站（DPM1）进行配置，每DP从站的输入和输出数据最大为246字节。

    ⑦可靠性和保护机制：所有信息的传输按海明距离HD＝４进行。DP从站带看门狗定时器（Watchdog Timer）。对DP从站的输入／输出进行存取保护。DP主站上带可变定时器的用户数据传送监视。

    ⑧设备类型：第二类DP主站（DPM2）是可进行编程．组态．诊断的设备。第一类DP主站（DPM1）是中央可编程控制器，如PLC、PC等。DP从站是带二进制值或模拟量输入输出的驱动器．阀门等。

三、PROFIBUS-Dp分布设计思路

    1、起重机电气系统设计框图（PLC部分）

图一：起重机电气系统设计框图

    PLC采用欧姆龙CS1G系列，中央控制单元为CS1G-CPU42，现场总线控制模块为CS1G-PRM21。作为现场总线PROFIBUS-Dp控制总站，各机构变频器，行走纠偏编码器等作为现场总线PROFIBUS-Dp控制从站。由于总线距离比较长，线路中设置PROFIBUS-Dp中继器以延长总线通讯距离。

2、PROFIBUS-Dp的单元设置示意图

四、现场总线PROFIBUS-Dp通讯程序编写

1、主起升机构程序示例

图三：主起升程序

2、鉴于其他机构程序编写和主起升机构程序类似，在此不再一一列出。可以参考主起升机机构程序编写。

参考文献：

1、欧姆龙CS1G系列PLC编程手册；

2、欧姆龙CS1G系列PLC硬件手册；

3、欧姆龙PROFIBUS-Dp手册；

4、起重机机械设计手册。