西门子变频器6SE6420-2UC24-0CA1

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PROFIBUS-DP的功能

 在PROFIBUS现场总线中，PROFIBUS-DP的应用广。DP协议主要用于PLC与分布式I/O和现场设备的高速数据通信。DP的功能经过扩展，一共有3个版本：DP-V0、DP-V1和DP-V2。DPV1是DP-V1的简写。

  1.基本功能(DP-V0)

  DP-V0支持单主站或多主站系统，总线上多126个站。可以采用点对点用户数据通信、广播方式和循环主-从用户数据通信。

  DP-V0可以实现中央控制器(PLC、PC等)与分布式现场设备(从站，例如L/O、阀门、变送器和分析仪等)之间的快速循环数据交换，主站发出请求报文，从站收到后返回响应报文。每个从站多可以传送224B的输入或输出。

  经过扩展的PROFIBUS-DP诊断，能对站级、模块级、通道级这3级故障进行诊断和快速定位，诊断信息在总线上传输并由主站采集。

  DP主站用监控定时器监视与从站的通信，对每个从站都设置有立的监控定时器。在规定的监视时间间隔内，如果没有执行用户数据传送，监控定时器将会超时，通知用户程序进行处理。DP从站用监控定时器检测与主站的数据传输，如果在设置的时间内没有完成数据通信，从站自动地将输出切换到故障安全状态。

  通过网络可以动态激活或关闭DP从站，对DP主站(DPM1)进行配置。

  2.同步与冻结功能

  一组从站接收到主站的同步命令后，从站进入同步模式，这些从站的输出被保持在当前状态。同步模式用“UNSYNC”命令来解除。

  冻结(FREEZE)命令使的从站组进入冻结模式，将各从站的输入数据冻结在当前状态，直到主站发送下一个冻结命令时才被刷新。冻结模式用“UNFREEZE”命令解除。

  3. DP-V1的扩展功能

  除了DP-VO的功能外，DP-V1具有主站与从站之间的非循环数据交换功能，可以用它来进行参数设置、诊断和确认的报警报文的传输。DP-V1增强了DP-V0的设备诊断。

  4. DP-V2的扩展功能

  1)从站之间的直接数据交换(DX)通信使智能从站或其他主站可以读取别的从站发送叶夏

  给主站的数据。

  2)同步功能可以实现主站与从站中的时钟同步。此功能可以实现定位处理，其时钟误差小于1μs。通过“全局控制”广播报文，使所有有关的设备循环与总线主循环同步。

  3)实时时间(Real Time)主站将时间标记(Time stamp)发送给所有的从站，将从站的时钟同步到系统时间，误差小于1ms。可以实现的事件跟踪和事件顺序记录。

  4)HART规范将现场总线HART的客户-主机-服务器模型映射到PROFIBUS。5)上载与下载功能用少量的命令装载任意现场设备中任意大小的数据区。不需要人工装载就可以更新程序或更换设备。

  6)功能请求服务用于对DP从站的控制(启动、停止、重新启动)和功能调用。7)冗余的从站有两个PROFIBUS接口，一个是主接口，一个是备用接口。在正常情况下，通信发送给被组态的主要从站和后备从站。在主要从站出现故障时，后备从站接管它的功能。冗余从站设备可以在一条PROFIBUS总线或两条冗余的PROFIBUS总线上运行。

哪些措施可以提高PLC系统的搞干扰性能

　1、采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰

在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源（如CPU 电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在，对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好电源，而对于变送器供电的电源和PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源，并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少PLC系统的干扰。

此外，位电网馈点不中断，可采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，提高供电的安全可靠性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。

2、电缆选择的敖设

为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆。笔者在某工程中，采用了铜带铠装屏蔽电力电缆，从而降低了动力线生产的电磁干扰，该工程投产后取得了满意的效果。

不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敖设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敖设，以减少电磁干扰。

3、 硬件滤波及软件抗如果措施

由于电磁干扰的复杂性，要根本消除迎接干扰影响是不可能的，因此在PLC控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠性。常用的一些措施：数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可有效防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。

信号在接入计算机前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。

对干较低信噪比的模拟量信号．常因现场瞬时干扰而产生较大波动，若仅用瞬时采样植进行控制计算会产生较大误差，为此可采用数字滤波方法。

  现场模拟量信号经A／D转换后变成离散的数字信号，然后将形成的数据按时间序列存入PLC内存。再利用数字滤波程序对其进行处理，滤去噪声部分获得单纯信号， 可对输入信号用m次采样值的平均值来代替当前值，但井不是通常的每采样。次求一次平均值，而是每采样一次就与近的m－l次历史采样值相加，此方法反应速度快，具有很好的实时性，输入信号经过处理后用干信号显示或回路调节，有效地抑制了噪声干扰。

由干工业环境恶劣，干扰信号较多， I／ O信号传送距离较长，常常会使传送的信号有误。为提高系统运行的可靠性，使PLC在信号出错倩况下能及时发现错误，并能排除错误的影响继续工作，在程序编制中可采用软件容错技术。

4、正确选择接地点，完善接地系统

接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。

系统接地方式有：浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz，所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式。用一根大截面铜母线（或绝缘电缆）连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接接地极。接地线采用截面大于22 mm2的铜导线，总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地极的接地电阻小于2Ω，接地埋在距建筑物10 ~ 15m远处(或与控制器间不大于50m)，而且PLC系统接地点与强电设备接地点相距10m以上。

信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接点。

在PLC的应用中，往往需要定时地采集模拟量以便于实现PLC的实时控制。模拟量定时采集的梯形图与语句表程序如图6-79所示。

  图6-79 模拟量的定时采集的梯形图和语句表程序

  (a)梯形图;(b)语句表

  对典型中断的处理

  中断是计算机(PLC)在实时处理和实时控制中不可缺少的一项技术，应用十分广泛。所谓中断，是指当控制系统执行正常程序时，系统中出现了某些急需处理的异常情况或特殊请求，这时系统暂时停止执行当前程序，转去对随机发生的紧迫事件进行处理(执行中断服务程序)，当该事件处理完毕后，系统自动回到原来被中断的程序继续执行。

  中断事件的发生具有随机性，中断在PLC应用系统中的人机联系、实时处理、通信处理和网络中都非常重要。

  1. 处理输入/输出中断

  在PLC控制中，经常会用到需要及时处理PLC某些端口的输入数据，这时利用I/O中断就很容易实现。PLC处理输入/输出中断的梯形图与语句表程序如图6-80所示。

  图6-80 PLC处理输入/输出中断的梯形图和语句表程序

  (a)梯形图;(b)语句表

  根据输入口10.0来实现0~255的计数。当输入I0.0置为1，则程序减计数；如果将输入I0.0置为0.则程序加计数。在程序运行中如果输入IO.0的状态改变，则将立即激活输入/输出中断程序，中断程序0或1 分别将存储器位 M0.0置成1或0。

  2. 处理定时中断

  在工程应用中的很多情况下需要多次使用中断，而且在使用中需要断开某些中断，也就是说在不同的条件下需要关闭某些中断而连接另外的中断。

  处理定时中断的梯形图与语句表程序如图6-81所示。

  图6-81 处理定时中断的梯形图和语句表程序

  (a)梯形图;(b)语句表

  PLC首次扫描时采用定时中断来产生接通为50ms，关闭为100ms的信号，并从Q0.0输出。然后一直保持，直到连接输入端 IO.1的开关接通时，分离了首次扫描所利用的定时中断，然后连接新的定时中断。在新的定时中断中实现的是产生接通100ms，关闭200ms的信号，仍并从Q0.0输出。