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1、PROFIBUSDP技术在石灰窑电气控制系统改造中的应用PROFIBUSDP技术在石灰窑电气控制系统改造中的应用开发的嵌入式PROFIBUS总线桥，提供了一个简单的接口，它广泛用于变频器、电机启动保护装置、智能上下压电器、电气测量装置、各种变送器、智能现场测量设备及仪表等等。b2PROFIBUSDP技术在石灰窑电气控制系统改造中的应用21石灰窑电气控制系统中使用PROFIBUSDP/b技术的必要性石灰窑电气控制系统中，传统的PLC控制方式见图1，动力线和控制线都直接接入主控室柜内。由于石灰窑电气控制系统庞大例如某钢厂所用石灰窑PLC控制系统中，数字量用了大约1500点，模拟量用了大约600个点
2、，变频器20台，且电气设备分散，控制线用量很大，一套300t石灰窑控制信号电缆的造价约占总电缆金额的40。通过参加智能仪表，使用PROFIBUSDP总线技术见图2，一方面由于现场设备使用统一的通讯协议，控制器只需用一根通讯电缆就将分散的现场设备连接，完成对所有现场设备的监控，进而除去了控制中的传输导线，可节约资金30万。另一方面传统的电气控制系统，大捆大捆的传输导线需要单独挖电缆沟或者架电缆桥架，给施工带来很多不便，且对检修、维修也带来很大困难。从站的建立，保证了控制的可靠性和维修、改造的方便性。尤其对于现场控制带来了极大的方便，人们可以在现场根据运行设备的情况，通过智能仪表给PLC和变频器发
3、布命令，控制电机的启动、停顿、正转、反转、调速等。22从站硬件组成从站的核心是笔者自行开发的智能仪表，其构造框图见图3。它由两大局部组成，第1局部是嵌入式PRFIBUS总线桥；第2局部是用户产品模板：包括了用户单片机、数据收集、数据输出、键盘控制、输出显示和地址设置6大局部。RS485总线驱动器一侧与9针D型插座相连，另一侧通过光耦与SPC3相连。221嵌入式PROFIBUS总线桥PRFIBUS接口局部，采用北京鼎实有限公司开发的嵌入式PRFIBUS总线桥PBOEM2一SE接口板1，其中的CPU使用AT89S52单片机，由于使用SiemensPLCs7300作主站，所以选用Siemens的从站
4、协议芯片SPC3来连接PROFIBUSDP主站与从站。对AT89S52而言，SPC3相当于它扩展的一个外部RAM，是一个集成有PROFIBUSDP协议的DP总线桥芯片。SPC3的内部构造见图4，SPC3芯片中包括方式存放器、状态存放器、中断存放器和各种缓冲器指针和缓冲区；内部含有15kB的RAM，带有11位地址线的并行接口。另外，SPC3内部还集成了1个看门狗计数器，可工作于3种不同的状态：波特率监测、波特率控制和DP控制。当应用途理器出现故障时，PROFIBUSDP将被制止，这样就不至于危及外围设备。作为SPC3的心脏，微序列器控制着整个工作经过。在UART中，并行数据流和串行数据流完成交换
5、2。CPU与SPC3的接口电路见图5，SPC3有内部地址解码电路，所以，AB8AB10接地。此时DB7DB0是数据地址复用总线，可以产生低8位的数据和地址，高4位地址由AB0AB3产生，AB4AB7产生SPC3的片选信号，只有AB4AB7同时为0时才选中SPC3。目前，能知足12Mbps波特率的驱动芯片有SN65ALS176SN65ALS1176SN75ASL176、ADM1485、SN65HVD1176等。采用光电隔离主要是为了消除来自外界的干扰，能知足12Mbps波特率的光耦有HCPL7720、HCPL0720、HCPL7721、HCPL0721、HCPL7710等。另外要求电源也要采取隔
6、离措施，如加变压器隔离或者采用DCDC模块。222用户产品模板局部其核心局部是一个AT89C51单片机，单片机接口分配电路见图6。1数字量输入局部见图7设备电机的模拟量采用了RC电路滤波，经光耦隔离，再由施密特触发器整形，变为数字量输入CPU。RC电路滤波以减小因触点机械颤抖而造成的误操纵。为了减小电路板的体积，使总体构造更加美观和紧凑，还可以采用软件防颤，同样可以到达满足的效果，但程序运行速度减慢了。2数字量输出局部见图8数字量输出局部采用了74LS373锁存器推动电耦，经大功率三极管3DD15输出。采用74LS563锁存器的目的，一是74LS373的驱动才能较大，可以直接推动电耦；二是74
7、LS373具有锁存功能，可以方便地挂在总线上，同时CPU不慎死机跑飞，由看门狗复位时，能保持输出不变，防止抖动造成的误动作。3键盘见图9DP从站除了为完成根本的数字量输入输出外，还将变频器的一局部控制参数通过DP传送给PLC，用于变频器的现场调试，如正转、反转、启动、停转及频率的设定。为了完成多种功能，键盘采用典型电路构造，6个键盘采用矩阵式排列，且用软件进展防颤。4显示局部为了给用户和调试人员提供一个良好的交互界面，采用点阵式液晶全汉字操纵界面，不仅可以清楚理解各个输入输出点的具体情况，而且还可以在现场观看设备的运行情况，调试变频器，实现电机的正转、反转、启动、停转及频率的设定，不必再跑去操
8、纵室。这种可现场调试变频器的功能，给调试人员带来极大的方便。3软件设计软件的主体局部是对DP总线桥的读写，通过对DP总线桥的读写来完成对数据的处理。此接口板专为自主开发PROFIBUS产品的厂家以OEM方式提供PROFIBUS接口。用户不需要理解PROFIBUS开发技术，不需要购置PROFIBUS开发系统；不需要自己编写GSD文件，用户产品的CPU通过串行接口向接口板读/写、输入输出数据，接口板自动转换成PROFIBUSDP协议与PROFIBUS主站通讯。即DP总线桥通过应答方式来对仪表传送所有数据。4完毕语该工程是专为某钢厂石灰窑电气控制系统改造的。改良设计前和改良后300t石灰窑电气控制系统局部性能指标变化见表1。按表1初步计算改良设计后石灰窑可节约本钱38万元，同时进步了控制系统的可靠性和控制的方便性，深受用户欢送。参考文献：1北京鼎实创新科技有限公司嵌入式PROFIBUS总线桥及开发调试试验系统Z20062邯朝辉，廖雪超基于nn6busModbus总线桥的siellonss7系列PLC与ModbusRTU的通讯J电气自动化，2006，285：4145编辑：黄令军