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罗克韦尔与西门子大型PLC通讯方案评析

1 引言

　　由于不同公司的自动化控制产品各有其应用特点和编程特点，尤其某些公司的plc编程软件中还内置了很多适合不同应用的专用模块，甚至有些公司的plc产品开始针对某些行业的应用特点，向专用控制器方向发展，这些自动化专业的发展趋势，使得在一个工厂的自动化实现中完全使用一个公司的plc产品几乎是不可能的，这种异构控制系统的条件下plc产品的可靠通讯越来越成为控制系统成套的关键，本文针对目前应用Zui广泛的ab-controllogix5000控制器与siemens-s7400控制器的通讯问题进行了探讨。

2 解决方案

　　2.1 profibus dp解决方案

　　（1） profibusdp解决方案原理与配置设计。profibusdp方案的通讯配置图如图1所示。图中controllogix5000通过第三方sst公司的dp通讯模块sst-pfb-clx-rl做主站，带turk的bl67系列dp远程i/o，然后又通过另一块dp通讯模块做主站，s7-400plc的cpu416做从站，完成了两种类型控制器的dp通讯。做主站的dp通讯模块sst-pfb-clx-r，用sstprofibus通讯配置软件完成dp通讯配置。该方案测试需要的硬件配置如表1所示。

　　图1 profibus dp解决方案

　　（2） 方案评析。profibusdp现场总线是一种成熟可靠的解决方案。但由于采用双绞线介质的dp网Zui大通讯距离只有1000米，且随着通讯距离的增加通讯速率也要降低，可能会导致通讯周期大于10ms，不能满足同一区域控制器之间的通讯要求，限制了profibusdp方案的应用范围，当然可以采用多模光纤介质传输dp网信号，但需要增加sinec l2 optical bbbbmodules光耦合模块，网络设备增加，可靠性降低。

1 引言
　　 近年来,随着建筑业的蓬勃发展，高层建筑和智能化建筑的不断涌现，人们对电梯提出了越来越高的要求，单台电梯往往不能满足建筑物内的交通需要，这时候就需要合理安装多台电梯来缓解电梯运行的压力，因此电梯系统(elevatorgroup control system)应运而生。与此同时，随着自动化技术的快速发展，也极大地促进了电梯控制技术的进步,大量先进的控制技术应用于电梯系统,使得电梯系统的控制特性得到很大的改善。针对目前这一现状，本论文以两台五层电梯为设计对象，对电梯的问题进行了较为深入的分析研究，提出了一些自己的认识和看法，设计出了一套PLC双电梯联动控制系统。
　　
　　2 控制系统的硬件设计
　　 本系统是主要由PLC、变频器、控制箱、显示器、曳引电动机组成的交流变频调速系统(Variable VoltageVariable Frequency，简称VVVF)。通过一台PLC去控制两台电梯运行的方式，可以省去两台可编程控制器之间的相互通信,从而使得控制系统的可靠性更高，结构显得更加紧凑。本系统的硬件框图如图1所示。
　　

图1PLC双电梯联动控制系统硬件框图

从图1可以看出，该系统主要由两个部分组成，其中电梯控制的逻辑部分由PLC来实现。通过分析研究电梯的实际运行情况和控制规律，从而设计开发出一套双电梯联动控制程序，使得PLC能够控制两台电梯的运行操作。电梯的调速部分则选用高性能的矢量控制变频器，配以脉冲发生器(编码器)测量鼠笼式曳引电动机的转速，从而构成电机的闭环矢量控制系统，实现鼠笼式曳引电动机的交流变频调速(VariableVoltage Variable Frequency，简称VVVF)运行。
　　PLC首先接收来自电梯的呼梯信号、平层信号，然后根据这些输入信号的状态，通过其内部一系列复杂的控制程序，对各种信号的逻辑关系有序地进行处理，Zui后向直流门控电机、变频器和各类显示器适时地发出开关量控制信号，对两台电梯实施。在电梯控制系统中，由于电梯的控制属于随机性控制，各种输入信号之间、输出信号之间以及输入信号和输出信号之间的关联性很强，逻辑关系处理起来非常复杂，这就给PLC的编程带来很大难度。从某种意义上来说，PLC编程水平的高低就决定整个系统运行质量的好坏。因此，PLC应用在电梯控制中的编程技术就成为控制电梯运行的关键技术，这同时也是本系统设计的一个重点。
　　 在PLC向变频器发出开关量控制信号的同时，为了满足电梯的要求，变频器又需要通过与鼠笼式曳引电动机同轴连接的脉冲发生器和PG卡,对电动机完成速度检测及反馈,形成闭环系统。脉冲发生器输出A、B两相脉冲，PG卡接收到脉冲信号以后，再将此反馈给变频器内部,以便进行运算调节。根据A、B脉冲的相序,可判断出电动机的转动方向,并可以根据A、B脉冲的频率测得电动机的转速。由于本设计选用的是通用型变频器，因此其参数设置和外部线路设计的复杂程度要远远地高于电梯专用变频器，其设置的好坏也将直接影响到电梯运行的实际效果。
　　
　　2.1 PLC的型号的选择及I/O点数分配
　　电梯逻辑控制系统的控制核心是PLC，哪些信号需要输入至PLC，PLC需要驱动哪些负载,以及采用何种编程方式，都是需要认真考虑的问题，都会影响到其内部I/O点数的分配。因此，I/O点数的确定,是设计整个PLC电梯控制系统首先需要解决的问题,决定着系统硬件部分的设计，也是系统软件编写的前提。
　　 本系统是为一幢5层大楼所设计,根据PLC的I/O节点使用原则,应留出一定的I/O点以做扩展时使用。系统中实际需要输入点47点,输出点40点,因此我们选用西门子S7-300PLC，其中CPU的型号选为CPU315，输入模块的型号选为DI32xDC24V，总共需要两块，输出模块的型号选为DO32xDC24V/0.5A，总共也需要两块。I/O地址分配表如表1所示。