總線適配器在智能電機控制器中的應用"/>
隨著工業(yè)企業(yè)為實現(xiàn)更快捷、高效的生產(chǎn)和運行而不斷地投資，掛在這些不同總線上的智能化裝置正在迅速增加?？偩€的應用能夠給終端用戶企業(yè)帶來生命力和強大的業(yè)務處理能力，但同時也給智能化裝置供應商帶來一個難題：他們必須根據(jù)眾多的總線分別設計出不同的總線產(chǎn)品，以滿足各種總線的需要;但產(chǎn)品的數(shù)據(jù)接口都是硬件化的，一個產(chǎn)品設計成多種硬件在制造成本上是不可取的。此外，現(xiàn)場總線中的控制布線是一項很費時間的工作，而且在安裝工程中不太容易成功。這種工作復雜度顯然與如今設備操作更簡便的趨勢背道而馳。系統(tǒng)集成商期盼有一種能夠即插即用(plug&produce)的解決方案，不用再辛苦地查閱供應商提供的厚厚的產(chǎn)品參數(shù)說明書。這其實就是一種對工業(yè)通信柔性化、簡單化的需求。由此，ABB設計生產(chǎn)一種可簡單快速連接任何總線系統(tǒng)的產(chǎn)品(FieldBusPlug-FBP)來簡化整個現(xiàn)場總線，如圖1所示。
圖 1 現(xiàn)場總線適配器(FBP)
FBP系統(tǒng)的功能
FBP系統(tǒng)可以通過任何一種協(xié)議的總線適配器與通常的自動化系統(tǒng)(PLCs)，用簡單而有效的方式，把開關設備和其他類似的元件連接起來，如電動機保護和控制設備到傳感器等。這些開關設備與所用的總線相互獨立。通過選定的總線電纜(FBP電纜)，就可以建立與各類總線適配器的連接。
ABB FBP總線適配器可支持Profibus-DP、CANopen、Modbus-RTU、DeviceNet和AS-i五種總線適配器，這五種總線適配器的外形和連接方式相同，如圖2所示，選用DeviceNet總線適配器進行通信。
FBP系統(tǒng)的特點
今天的自動化應用不僅需要智能化的產(chǎn)品，還要能夠互相通信實現(xiàn)網(wǎng)絡化功能，總線無疑是當前自動化設備所選擇的通信手段。當走進制造加工廠、過程企業(yè)或能源企業(yè)，不難發(fā)現(xiàn)成百上千的執(zhí)行器和傳感器都通過一根總線與它們的控制器通信。
圖 2 多子站設備和PLC系統(tǒng)連接圖
1.簡單、靈活的總線系統(tǒng)
一種設備適用所有總線類型，在產(chǎn)品線內(nèi)的每一種設備和功能模塊，含有一個中性的總線適配器接口。用選定的總線適配器、電纜接頭和預連接電纜，易于建立可靠且可塑性強的通信和連接，如圖3所示。
無須改變通信接口便可按用戶的需求改變通信總線，這就是建立在ABB獨有的FBP總線技術上的靈活選擇。在同一個FBP總線適配器(中性總線接口)上只需改變不同種類總線的FBP總線適配器，便可改變總線協(xié)議。而這種改變并不需用戶作任何特殊設置，只需更換為相應的FBP總線適配器和在軟件中作一些簡單配置，控制系統(tǒng)對所連接電氣設備的通信協(xié)議改變均自動識別。這為用戶在標準現(xiàn)場總線間的變化帶來便捷。ABB公司的AC500系列PLC也可通過FBP適配器作為現(xiàn)場總線的從站運行。
2.簡化整個現(xiàn)場總線
FBP總線適配器可簡單快速連接任何總線系統(tǒng)來簡化整個現(xiàn)場總線。ABB公司如今已能夠提供帶有一個具有總線無關性的接口插件，這就意味著供應商今后不再需要根據(jù)不同目標總線市場重新設計產(chǎn)品。每種自動化設備都可通過相應的總線插件連接到總線上，而一種總線協(xié)議對應有一種總線插件。例如，要將一臺電機起動器連接到DeviceNet總線上，只需將DeviceNet總線插件與一般標準的電機起動器連接即可。其能滿足所有電子數(shù)據(jù)傳輸需要，將所連接總線上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標準自動化設備能識別的中立數(shù)據(jù)格式或反之。
ABB公司的電機控制器和電機起動器都帶有一個總線無關性的FBP接口。安裝工程師只需將已準備好的對應相應總線接口的FBP連接線纜直接掛到現(xiàn)場總線上面。
FBP現(xiàn)場總線插頭可完成一些特殊的開關和自動化設備與過程控制器的連接。插件的設計也非常簡單，一端是具有通用性與總線種類無關的接口，另一端則是符合具體某一種總線標準的接口。緊湊型的接口里面帶有智能化的電子轉(zhuǎn)化裝置，可將中立設備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為AS-i或者DeviceNet等總線能夠理解的語言形式。
圖 3 中性的總線適配器接口連接圖
FBP應用于UMC中的硬件配置
為更好地說明ABB FBP現(xiàn)場總線適配器在智能電機控制器中的靈活應用，我們采用ABB公司的AC500系列可編程控制器及Profibus總線適配器進行說明。
ABB FBP總線適配器在智能電機控制器中的應用一：
圖4中，自動化控制管理單元(PLCs)采用ABB 公司AC500系列PM581作為可編程控制器CPU，在CPU上帶有：LCD顯示屏、一組操作按鍵、一個SD卡的擴展口和兩個集成的串行通信口，CPU底板集成以太網(wǎng)接口，并保留CS31通信接口，具有與AC31系列PLC兼容性好等特點。
圖4 FBP總線適配器在智能電機中的應用
PLC通信主站通過FBP總線適配器與帶中性接口的智能電機控制器UMC22、軟起動器等現(xiàn)場設備進行簡單而快速的連接，而實現(xiàn)從控制層到現(xiàn)場層的無縫連接。FBP總線適配器廣泛應用于設備分布較分散的場合，某些站點間相距較遠，尤其一些現(xiàn)場站點，相距超過100m，因此所有網(wǎng)絡的傳輸速率都設為一致，以確保通信可靠。除了分布式I/O、斷路器和傳感器等站點位于生產(chǎn)現(xiàn)場外，智能電機控制器、變頻器的總線網(wǎng)絡系統(tǒng)分布在馬達控制中心(IMCC)室，這實現(xiàn)了對電動機的集中控制，統(tǒng)一管理。
FBP在智能電機控制器中的使用體會
1.現(xiàn)場總線可以節(jié)省大量費用
從安裝階段來看，只通過一根通信纜，就實現(xiàn)了對整個網(wǎng)絡上各站點供電及通信，相對于點對點的控制方式，節(jié)省大量的電纜、橋架等，縮短安裝時間，且降低安裝費用。
從控制上來看，利用網(wǎng)絡通信及“軟”I/O方式，節(jié)約了I/O模塊，尤其是模擬量模塊。如對智能電機控制器UMC22或變頻器等工作站，啟動/停止，啟動方式，加速/減速等命令;電壓、電流、溫度、運行時間等參數(shù)，都可從總線網(wǎng)絡通信實現(xiàn)。
2.設備故障率大大降低，且診斷方便，排除迅速
FBP系統(tǒng)僅用一條通信電纜控制整個設備網(wǎng)絡，設備故障率大大降低。采用數(shù)據(jù)通信控制各站，極大減少了傳統(tǒng)點對點方式的電纜數(shù)量，使故障環(huán)節(jié)減少，系統(tǒng)穩(wěn)定性提高。
通過FBP系統(tǒng)使電動機的集中控制的形式十分有效，極大方便了設備故障的診斷。例如當某臺智能電機控制器UMC22發(fā)生故障時，不但能從中控室看到報警信息，還可從UMC22操作面板上獲得報警信息，方便快捷。
工程實踐表明總線中80%的故障問題出現(xiàn)在總線電纜，F(xiàn)BP系統(tǒng)提供預安裝的帶有金屬接觸的電纜，使故障可能性最小化。
3.系統(tǒng)監(jiān)控更加方便、智能化
FBP系統(tǒng)使操作人員更方便地隨時訪問現(xiàn)場站工作狀態(tài)及調(diào)整控制參數(shù)等。如電機電流、溫度等參數(shù)，確保電機正常工作。
4.即插即用(P&P)的系統(tǒng)擴展
因FBP采用“手拉手”的連接方式，用戶可根據(jù)需要在任何環(huán)節(jié)擴展插入所需的監(jiān)控對象。
ABB FBP總線適配器在智能電機控制器中的應用二：
圖5中，F(xiàn)BP系統(tǒng)中采用集成Profibus協(xié)議的PDQ22裝置，Profibus和其他現(xiàn)場總線都采用標準RS485方式，每段限制32臺的主/從站數(shù)量，如需連接更多的設備則需加中繼器。使用每個PDQ22可連接4臺設備到Profibus DP總線，但在總線中作為節(jié)點，可節(jié)省總線節(jié)點數(shù)量。具有以下特點：
在一個總線節(jié)點處可使用多達4個FBP適配器;
可靠的系統(tǒng)理念：檢測設備故障，指示總線和設備狀態(tài);
簡單的系統(tǒng)集成：自由訪問連接設備的參數(shù)、運行和診斷數(shù)據(jù);集成維護管理。
ABB FBP應用于智能電機控制器中的軟件配置
在本系統(tǒng)中采用PS501編程軟件，以ABB Codesys V2.3編程軟件為開發(fā)環(huán)境，符合ICE61131-3國際標準，可支持語句表(IL)、梯形圖(LD)、功能塊(FBD)、順序功能圖(SFC)、結構文本(ST)和連續(xù)功能圖(CFC)六種編程語言?？赏瓿葾C500系統(tǒng)的全部設置，包括所有的現(xiàn)場總線和接口，而且還有全面的診斷功能、報警處理、集成可視化功能和開放的數(shù)據(jù)接口。
由于FBP概念并沒有再造出一種總線來，而是將現(xiàn)有的多種現(xiàn)場總線都利用起來，是一個開放的系統(tǒng)，所以FBP適合任何PLC系統(tǒng)。在將自動化設備連接到現(xiàn)場總線和供電總線的時候，所用的連接器都是已準備好可插入的標準產(chǎn)品，因而也無需線纜的切割、隔離和準備工作。FBP概念的引入把電氣設備和通信功能有效分開，實現(xiàn)PLC系統(tǒng)與電氣設備間無障礙通信。電氣工程師不用為通信網(wǎng)絡的設計而煩惱，不用考慮不同DCS供應商所要求的不同的總線接口，這些都緣于FBP即插即用的總線預制型插頭和豐富的總線類型。
