PROFIBUS和PROFINET中采用PROFIdrive的运动控制
非常重要的PLC知识之PROFINET(二)Profibus、Profinet、Ethernet有什么区别
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PROFINET 是一种新的以太网通讯系统,是由西门子公司和Profibus 用户协会开发。PROFINET 具有多制造商产品之间的通讯能力,自动化和工程模式,并针对分布式智能自动化系统进行了优化。其应用结果能够大大节省配置和调试费用。PROFINET 系统集成了基于Profibus 的系统,提供了对现有系统投资的保护。它也可以集成其它现场总线系统。
简单来说,PROFINET=PROFIbus+etherNET,把Profibus的主从结构移植到以太网上,所以profinet会有Controller和Device,他们的关系可以简单的对应于profibus的Master和Slave,当然,是有区别的,但这样对应可以有助于理解。另外由于profinet是基于以太网的,所以可以有以太网的星型、树形、总线型等拓扑结构,而profibus只有总线型。所以profinet就是把profibus的主从结构和ethernet的拓扑结构相结合的产物,其他像等时性等西门子鼓吹的特性其实以太网也有,只不过profinet由于有Controller这样的控制单元可以提高等时性的精度而已。
PROFINET 是一种支持分布式自动化的高级通讯系统。除了通讯功能外,PROFINET 还包括了分布式自动化概念的规范,这是基于制造商无关的对象和连接编辑器和XML 设备描述语言。以太网TCP/IP 被用于智能设备之间时间要求不严格的通讯。所有时间要求严格的实时数据都是通过标准的Profibus DP 技术传输,数据可以从Profibus DP 网络通过代理集成到PROFINET 系统。PROFINET 是唯一使用已有的IT 标准,没有定义其专用工业应用协议的总线。它的对象模式的是基于微软公司组件对象模式(COM) 技术。对于网络上所有分布式对象之间的交互操作,均使用微软公司的DCOM 协议和标准TCP 和UDP 协议。
西门子S7-1200通过TO实现IS620F的位置控制
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1 概述
IS620F是苏州汇川公司自主研发的一款搭载profinet总线的新型伺服,它是汇川和西门子合作的产物。支持prifidrive,并支持AC1、AC3、AC4三个应用类。
本文以 S7-1200连接IS620F 为示例,详细介绍了使用TIA Portal 软件完成项目的配置组
态、轴的配置以及轴工艺对象的功能测试。
2 项目准备
2.1实例的项目总览
通过博途软件组态 S7-1200 T和 IS620F 驱动一起实现运动控制,任务如下:
∙安装 IS620F 的GSD
∙组态 S7-1200 和IS620F 的通信
∙编写程序
设备网络结构如图 2-1 所示:
图 2-1 网络拓扑结构图2.2 使用的软硬件
项目中使用的硬件如表 2-2 所示。
项目中使用的软件如表 2-3 所示。 表 2-3 使用的软件
伺服驱动器准备
1) 伺服电机为23位绝对值编码器电机,使用面板确认H00-00为14101, 2) H02-00=11(PN 总线控制)默认为11.
3)H0201=0(增量位置模式)或H0201=1(绝对值位置线性模式). 4)驱动器PN 站名设置H0E21设置为1;
H0E21(PN 站名)设置为1代表is620f1,设置为2代表is620f2, 多个IS620可以做区别;
C o p y r i g h t S i e m e n s A G C o p y r i g h t y e a r A l l r i g h t s r e s e r v e d
或者通过
基于ProfiDrive的伺服驱动器的设计
基于 ProfiDrive的伺服驱动器的设计
*
摘要:研究基于ProfiDrive的伺服电机驱动控制技术,提出一种基于ProfiDrive的伺服驱动型;对伺服驱动器控制算法进行研究,选择基于空间矢量
调制(SVPWM)的交流永磁同步电机(PMSM)空间矢量控制(FOC)算法;对伺服
驱动器硬件电路进行设计研究;最后进行了伺服驱动器的软件设计并进行了测试。
关键词:ProfiDrive 交流永磁同步电机工业以太网磁场定向控制伺服驱
动
一、引言
伺服驱动装置良好的驱动器性能可以在机器人应用中获得使多轴运动更好的
协调控制、位置控制精度更高、系统具有更好的刚性、反应速度快等性能。伺服
驱动技术和工业总线技术的协同发展水平决定了运动控制系统和机器人控制系统
的整体性能,也决定了整个工业领域技术水平。研发具有以太网功能的伺服驱动
器对运动控制系统和机器人控制系统的发展具有重要的推进作用。根据
ProfiDrive行规研制出的伺服驱动器具有重要的战略意义和实际的应用价值[1]。
二、ProfiDrive协议框架
西门子公司针对ProfiNet和ProfiBus在驱动生产和自动化控制应用中的不足,提出了一种名叫“ProfiDrive”的协议框架。ProfiDrive协议框架主要分为
三个主要部分:第一部分包括ProfiDrive基本模型、ProfiDrive应用模型和ProfiDrive参数定义;第二部分和第三部分定义了基于ProfiBus DP和
ProfiNet I/P两个通信系统的ProfiDrive基础模型的映射[2]。
《西门子SINAMICS S120系统应用与实践》教学课件—06系统的通信
S120通信——非周期性通信
· 非周期性通信主要有三种“动作”:参数的读取请求、写入请求和读取应答(响应)。
S120通信——非周期性通信
· 非周期性通信主要有三种“动作”:参数的读取请求、写入请求和读取应答(响应)。
读取的程序
写入的程序
来自百度文库
S120系统的通信
目录
1. S120通信基础——周期与非周期通信 2. S120通信基础——PROFIdrive报文 3. S120通信——周期性通信 4. S120通信——非周期性通信
S120通信基础——周期与非周期通信
· S120系统的PROFIBUS、PROFINET通信统称为PROFIdrive通信。 · PROFIdrive主要有两种通信服务,即周期性通信和非周期性通信,周期性通信主要用于交换对时间 要求苛刻的过程数据或称为运行数据,非周期性通信主要是用于读取或写入相应参数。 · 在西门子SINAMICS系列变频器中周期及非周期性通信都使用PZD(过程数据),而在西门子的 SIMOVERT MASTERDRIVES(6SE70)、MICROMASTER 4(MM4)等系列变频器中,周期性通 信使用PZD,非周期性通信使用PKW。 · S120系统可以与S7-300/400 PLC进行PROFIdrive通信;S120系统可以与S7-1200/1500 PLC 进 行PROFIdrive通信;S120系统还可以与HMI直接通信。
PROFIBUS和PROFINET中采用PROFIdrive的运动控制
PROFIBUS和PROFINET中采用PROFIdrive的运动控制Walter Möller-Nehring,PI PROFIdrive技术工作组组长,德国西门子公司工业部驱动
技术分公司
摘要
PROFIdrive是驱动技术的标准行规,该技术取决于PROFIBUS及PROFINET通信系统。使用一种开放式的“应用行规”(例如,这是一种利用通信系统的经试验和测试的方法),采用集成且直接的方式,连接来自不同制造商的驱动器及控制器。由于PROFIdrive已包含在国际标准IEC61800-7中,因此,该行规获得国际上的认可,并且其投资也将得到广泛的长期保护。
PROFIdrive能够在机器或系统的生命周期(关于规划,安装,运行,维护,以及扩充或更新)过程中实现相当数量的成本缩减,这是该行规的基础。PROFIdrive应用行规能够满足与PROFIBUS和PROFINET通信系统联合使用的驱动技术的特殊要求,并且提供有关通信性能的最佳的可测量性。无论是对设备和系统制造商,还是集成商及最终用户,它都创造了多重效益。
PROFIdrive行规是如何产生的
说到该行规的产生,那还要追溯到1991年,当时,工作重点正是PROFIBUS技术。2002年,随着该行规 3.1版的推出,标志着PROFIBUS DPV2扩展性功能的推出。2005年,PROFIdrive行规被扩展到覆盖PROFINET,作为下层通信系统。直到2006年才正式推出版本4.1,也就是当前的版本。
实际上,IEC 61800-7已经对PROFIdrive进行了标准化,并且通过各种国际机构(如OMAC)进行介绍,这就意味着,确保它将来会成为国际上公认的一种标准。
S7-1200 PLC应用基础课件第8章 PLC应用系统设计实例
8.2.2 系统组成和工作原理
5. SINAMICS V-ASSISTSNT
SINAMICS V-ASSISTSNT是西门子公司专门为V90 伺服驱动器开发的一款软件。在这个软件中,可以 对V90伺服驱动器进行一系列的设置和测试。 进入V-ASSISTSNT主界面,其工作模式分为在线和 离线。在线模式下,可以对V90伺服驱动器进行设 置和调试;离线模式下,可以对V90伺服驱动器设 置的参数进行查看,同时可以看到V90伺服驱动器 的订货号。 连接上V90 PN驱动器及伺服电机,进入在线模式, 展现出来的是SINAMICS V-ASSISTSNT的一级功能 目录,分别是选择驱动、设置PROFINET、设置参 数、调试和诊断,如图8.23所示。
8.2.2 系统组成和工作原理
本 系 统 主 要 是 由 S I M AT I C S7-1200 PLC、SINAMICS V90 PN伺服驱动器、 SIMOTICS S-1FL6低惯量 伺服电机和负载1605-500型 精密滚珠丝杆滑台组成, 如图8-19所示。
8.2.2 系统组成和工作原理
8.1.2 PLC选型和资源配置
2. 电气原理图
根据所选变频器、CPU及扩展单 元型号,参照用户手册,绘制主 电路和辅助电路电气原理图,分 为电源、主电路、系统配置、 CPU 和 模 拟 量 输 入 / 输 出 等 , 如 图 8-3~ 图 8-7 所 示 , 需 要 注 意 的 是,每张图纸都应该有标题栏。 电源部分考虑控制柜散热风扇及 照明、插座等,PLC电源和24V 直流电源前面加滤波器。主电路 电气原理图中应把变频器需要设 置的主要参数标注在图纸上,本 例选择SINAMICS V20变频器
S7-1200运动控制
S7-1200运动控制
S7-1200运动控制根据连接驱动方式不同,分成三种控制方式,如下图所示
1、PROFIdrive:S7-1200 PLC通过基于PROFIBUS/PROFINET的PROFIdrive方式与支持PROFIdrive的驱
动器连接,进行运动控制。
2、PTO:S7-1200 PLC通过发送PTO脉冲的方式控制驱动器,可以是脉冲+方向、A/B正交、也可以是正/
反脉冲的方式。
3、模拟量:S7-1200 PLC通过输出模拟量来控制驱动器。
对于固件V4.0及其以下的S7-1200
CPU来说,运动控制功能只有PTO这
一种方式。
目前为止,1个S7-1200 PLC最多可
以控制4个PTO轴,该数值不能扩展。S7-1200 运动控制—PROFI drive控制方式
PROFI drive 是通过PROFIBUS DP
和PROFINET IO 连接驱动装置和
编码器的标准化驱动技术配置文件。
支持PROFI drive 配置文件的驱动
装置都可根据PROFI drive 标准进
行连接。控制器和驱动装置/编码器之
间通过各种PROFI drive 消息帧进
行通信。
每个消息帧都有一个标准结构。可根
据具体应用,选择相应的消息帧。通
过PROFI drive 消息帧,可传输控制
字、状态字、设定值和实际值。
『注意』固件V4.1开始的S7-1200
CPU才具有PROFI drive的控制方式。这种控制方式可以实现闭环控制。
S7-1200 运动控制--PTO控制方式
PTO的控制方式是目前为止所有版本的S7-1200 CPU都有的控制方式,
Profiodrive总线介绍
SINAMICS Profidrive 入门介绍
Introducing of SINAMICS Profidrive
A&D Service & Support Page 1-29
摘要
本文首先简要介绍DPV0,DPV1,DPV2等通讯方式,然后针对SINAMICS的标准以及扩展报文进行展开讨论,为SINAMICS与上位机PLC及SIMOTION的通讯提供了必要的参考。
关键词
通讯协议,报文结构,周期通讯与非周期通讯;
Key Words
Profidrive, sinamics, simotion;
A&D Service & Support Page 2-29
目录
SINAMICS Profidrive 入门介绍 (1)
1 Profidrive介绍 (4)
2 SINAMICS报文结构解析 (5)
3非周期数据通讯 (22)
4从对从通讯 (25)
A&D Service & Support Page 3-29
1 Profidrive介绍
Profidrive是西门子Profibus与Prifinet两种通讯方式针对驱动的生产与自动化控制
应用的一种协议框架,也可以称作“行规”,Profidrive使得用户更快捷方便实现对驱动的控制。主要由三部分组成:
1控制器(c o n t r o l l e r),包括一类p r o f i b u s主站与p r o f i n e t I/O控制器 2监控器(s u p e r v i s o r),包括二类p r o f i b u s主站与p r o f i n e t I/O管理器 3执行器(d r i v e u n i t),包括p r o f i b u s从站与p r o f i n e t I/O装置
Profienergy与Profidrive技术介绍
Profienergy与Profidrive技术介绍
什么是行规(ApplicationProfile)
除通信行为外,行规还定义设备行为增加设备的可互换性;行规定义被使用
的通信功能子集减少实现成本;行规定义设备参数的缺省值减少组态成本Profienergy 技术传统的实现方式需要额外的硬件:占用空间,增加成本;需要
额外的工程和维护;需要额外的程序实现手工切换:耗费时间;可能发生错误
的操作;单个开关的频繁工作PROFIenergy 与PROFIdrive 无需而外硬件从而
节约成本;由控制器进行开关控制提高可靠性;集成在现有标准之中,保护投
资;标准化的功能实现,可自由选择产品PROFIenergy 基本原理利用现有的PROFINET 技术;PROFIenergy 基于PROFINET 非周期数据命令:Read RecordWrite Record 两个控制命令:Start PauseEnd Pause 多个查询命令Query_ModePEM_StatusQuery_Measurement 举例分析-工作条件距离分析-协调和命令PROFLenergy 客户利益对最终用户提高竞争力,节省成本;内容来自dedecms 保护环境,降低能源消耗和碳排放;保护原有投资,无需对原有系统
进行重大调整;对程序进行较小地调整即可实现,仅仅增加想要的软件功能;
自由选择设备和制造商,PROFIenergy 是独立于制造商的标准;抑郁实现能源
管理,支持能耗测量功能;对设备制造商提高产品的竞争力,PROFIenergy 越
S7-1200CPU 1217C通过PROFINET 连接 V90伺服系统实现位置闭环控制
S7-1200CPU 1217C通过PROFINET 连接SINAMICS V90伺服系统实现位置闭环控制1摘要
本文主要介绍了如何使用CPU 1217C通过PROFINET 连接SINAMICS V90伺服系统实现位置闭环控制。其中对S7-1200 V4.0、V4.1固件版本的运动控制功能、工艺对象的组态和V90 PN的相关参数设置作了简要介绍。
2简介
2.1S7-1200运动控制功能
2.1.1S7-1200 V
3.0 固件
S7-1200 CPU固件版本从V3.0开始已经支持最多4路PTO输出,以CPU1214C (6ES7214-1AG31-0XB0)为例,其CPU本体支持4路PTO输出,其中PTO 1、PTO 2的频率范围为 2 Hz ≤ f ≤ 100 kHz,PTO 3 、PTO 4的频率范围为2 Hz ≤ f ≤ 20 kHz。
2.1.2S7-1200 V4.0 固件
S7-1200 CPU V4.0固件版本虽然也只支持4路PTO输出,但是PTO的信号类型可以进行选择,支持的信号类型见表2-1 PTO 信号类型所示。
表2-1 PTO信号类型
V4.0固件版本的CPU高速脉冲信号发生器输出地址可以自由分配给PTO,输出地址分配与输出频率范围见表2-2 脉冲信号发生器地址分配所示。
表2-2 脉冲信号发生器地址分配
以CPU1214C CPU本体输出地址(6ES7214-1AG40-0XB0)为例,示例几种可能的PTO信号类型组合方式,见表2-3 脉冲方向组态所示:
●示例1:4-100KHz PTO,不带方向输出。
西门子S7-1500运动控制使用入门学习-PROFIdrive
西门子S7-1500运动控制使用入门学习-PROFIdrive
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PLC学习中组成部分:位置控制、力矩控制、惯量控制。
位置控制模式
S7-1500 的运动控制功能支持轴的定位和移动,是 S7-1500 系列CPU 众多集成功能中的重要组成部分。运动控制功能支持旋转轴、定位轴、同步轴和外部编码器等工艺对象。根据PLC-Open,具有PROFIdrive 功能的驱动装置或带模拟量设定值接口的驱动装置将通过标准运动控制指令控制。轴控制面板以及全面的在线和诊断功能有助于轻松完成驱动装置的调试和优化工作。
一、S7-1500 运动控制的操作原理
运动控制系统
S7-1500 Motion Control 支持轴的控制定位和移动,是各个CPU S7-1500 和CPU S7-1500SP 的重要组成部分。S7-1500T Technology CPU 具备增强型功能。运动控制功能支持以下工艺对象:
● 速度轴● 定位轴● 同步轴● 外部编码器● 测量输入● 输出凸轮● 凸轮轨迹● 凸轮 (S7-1500T)
根据PLCopen,具有PROFIdrive功能的驱动装置和带模拟量设定值接口的驱
PROFI drive功能简介
【PROFIdrive】是由PNO(PROFIBUS 用户组织)在PROFIBUS DP 和 PROFINET IO
中为速控和位控驱动装置指定的配置文件。
PROFIdrive定义图
二、控制案例分析
2.1 S7-1500系列PLC+变频器+编码器组成位置控制系统
基于profinet总线的s7-1500控制器与sick编码器通讯
第!4卷第!期锻压装备与制造技术
Vol.54No.5CHINA METALFORMING EQUIPMENT&MANUFACTURING TECHNOLOGY Oct.2019
基于PROFINET总线的S7-1500控制器与
SICK编码器通讯
沈盛阳,郭星,徐凯
(江苏扬力集团有限公司,江苏扬州225000)
摘要:本文着重介绍了PROFINET总线与SICK编码器的工作原理,并详细研究了通过PROFINET总线实现西门子S7-1500可编程控制器与SICK编码器通讯方法。
关键词:PROFINET总线;S7-1500控制器;SICK编码器
中图分类号:TM571.6+1文献标识码:A
DOI:10.16316/j.issn.1672—0121.2019.05.011文章编号:1672—0121(2019)05—0043—03
随着当前社会工业的进步,工业4.0已经成为冲压行业的一个重要特征,而冲压行业中的电气控制系统由于功能、工艺、实时性和安全方面的原因,导致该系统中一些相对独立的电气部件的连接已经从传统的点对点硬接线逐渐趋向于现场总线的控制,通过其强大的通讯功能,每个电气设备之间仅需一根专用电缆即可完成所的、
现场总线发展起的一种工业总线,它以字通替传统4-20mA模通的传,要解决工业现场的智能、控制、行现场设备间的字通以些现场控制设备和控制系统之间的传冲压行业电控系统中应用比较广泛的现场总线有西门子的PROFINET、PR0FIB2S、欧姆龙的DEVICENET和三菱的CC-LINK等。
1PROFINET总线
PROFIBUS和PROFINET的区别讲解学习
P R O F I B U S和
P R O F I N E T的区别
PROFIBUS和PROFINET的区别
PROFIBUS和PROFINET的区别,在一个315-DP的CPU加一个CP卡是否可以走PROFIBUS和PROFINET这两种通信协议?
最佳答案
1、PROFINET与PROFIBUS从狭义上比,没有可比性,因为他们的物理接口不同,电气特性,不同,波特率不同,电气介质特性不同等等。这样两者的协议是完全没有关联性的,唯一的关联性就是两者都是PI组织推出来的。所以PROFIBUSDP和PROFINETIO协议没有任何联系,他们的相似之处在于具有相似的实时特性。
PROFINET协议实际上是一个由多种协议组成的协议集合,包括DCP,TCP/IP,UDP/IP,PNIO,PNCBA,PNIRT等等。PROFINETRT确实在ISO/OSI的7层堆栈结构中做出重大变化,去除TCP/IP,只保留第7层应用层的数据,这样数据在打包和解包过程中直接是应用层和物理层之间的交换。这样做的目的就是尽量减少数据在通讯堆栈中打包和解包的时间,保证数据在最短时间内完成数据交换。这一点是采取了PROFIBUS-DP的设计理念,尽量减少通讯堆栈的层数。
2、在一个315-DP的CPU上面
(1)加装CP342-5模块可以实现profibus的通讯
(2)加装CP343-1模块可以实现profinet的通讯
(3)利用CPU自身的DP口可以实现profibus通讯,如果加装CP343-1就可以实现profinet的通讯,这样就可以实现两种通讯协议的通讯。
V90高效伺服系统
集成内部设定值位置控制功能
带位控功能的 PLC
定位功能
PLC
定位功能
全功率驱动器集成制动电阻
制动电阻
集成抱闸继电器 (SINAMICS V90, 400 V 型)
不需要继电器
抱闸
脉冲序列 (PTI)
PROFINET (PN)
SINAMICS V90 集成了外部脉冲位置控制、内部设定值 位置控制(通过程序步或 Modbus)、速度控制和扭矩控 制等模式。
4
应用示例 金属成型机械, 例如
印刷行业, 例如
包装行业,例如
物料搬运机械, 例如
• 冲压机 • 雕刻机 • 压边机
• 卷绕机 • 分切机 • 覆膜/镀膜机 • 丝网印花机 • 拉丝机
• 灌装机 • 吸塑机(药品包装) • 装袋机
• 仓储系统 • 输送系统
** 位置及速度控制配合 SIMATIC S7-1500 T-CPU / S7-1500 / S7-1200 的运动功能(TO 轴)
SINAMICS V90 伺服驱动系统 3AC 380 V... 480 V 高惯量 适用于平稳运行性能
SINAMICS V90 伺服驱动
电源及 功率:
3AC 380 V … 480 V (–15% / +10%), 0.4 kW … 7 kW
脉冲序列(PTI)版本 控制模式:
S7-1500T 连接V90 PN 实现运动控制(Portal V15)
S7-1500T 连接V90 PN 实现运动控制(Portal V15)
【项目总结版】
目录
1概述 (3)
2在博途软件中安装V90 HSP文件 (4)
3硬件组态 (7)
4配置轴工艺对象 (11)
5 V90 PN的在线测试和优化 (13)
6轴工艺对象功能的测试 (18)
7 V90 PN在博途中调试的其他相关介绍 (20)
1概述
S7-1500T是西门子新推出的一款运动控制CPU,支持轴的控制定位和移动,是 CPU S7-1500 和CPU S7-1500SP 的重要组成部分。S7-1500T CPU 具备运动增强型功能。
运动控制功能支持以下工艺对象:
·速度轴
·定位轴
·同步轴
·外部编码器
·测量输入
·输出凸轮
·凸轮轨迹
·电子凸轮
S7-1500T可以连接具有 PROFIdrive功能的驱动装置或带模拟量设定值接口的驱动装置,通过标准运动控制指令实现运动控制功能,通过轴控制面板以及全面的在线和诊断功能可轻
松完成驱动装置的调试和优化工作。
本文以S7-1500T连接V90PN为示例,详细介绍了项目的配置及组态、轴的配置、V90 PN 的在线测试及优化以及轴工艺对象的功能测试。
2在博途软件中安装V90 HSP 文件
在博途软件中可以通过使用硬件支持包 (HSP)在 TIA Portal 中添加和组态 SINAMICS V90 PN 驱动装置。
图2-1 系统示意图相关的 V90 HSP 可以通过在西门子官网下载
在博途软件中安装V90 PN HSP 文件,操作步骤如表2-1所示。
表2-1在博途软件中安装V90 PN HSP 文件操作步骤
S7-1200 运动控制
S7-1200 运动控制
S7-1200运动控制根据连接驱动方式不同,分成三种控制方式,如下图所示:
1.PROFIdrive:S7-1200 PLC通过基于PROFIBUS/PROFINET的PROFIdrive方式与支持PROFIdrive的驱动
器连接,进行运动控制。
2.PTO:S7-1200 PLC通过发送PTO脉冲的方式控制驱动器,可以是脉冲+方向、A/B正交、也可以是正/反脉
冲的方式。
3.模拟量:S7-1200 PLC通过输出模拟量来控制驱动器。
对于固件V4.0及其以下的S7-1200 CPU来说,运动控制功能只有PTO这一种方式。
目前为止,1个S7-1200 PLC最多可以控制4个PTO轴,该数值不能扩展。
S7-1200 运动控制--PROFIdrive控制方式
PROFIdrive是通过PROFIBUS DP 和 PROFINET IO 连接驱动装置和编码器的标准化驱动技术配置文件。
支持 PROFIdrive配置文件的驱动装置都可根据 PROFIdrive 标准进行连接。控制器和驱动装置/编码器之间通过各种PROFIdrive 消息帧进行通信。
每个消息帧都有一个标准结构。可根据具体应用,选择相应的消息帧。通过PROFIdrive 消息帧,可传输控制字、状态字、设定值和实际值。
『注意』固件 V4.1开始的S7-1200 CPU才具有PROFIdrive的控制方式。
这种控制方式可以实现闭环控制。
S7-1200运动控制--PTO控制方式
PTO的控制方式是目前为止所有版本的S7-1200 CPU都有的控制方式,该控制方式由CPU向轴驱动器发送高速脉冲信号(以及方向信号)来控制轴的运行。
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PROFIBUS和PROFINET中采用PROFIdrive的运动控制Walter Möller-Nehring,PI PROFIdrive技术工作组组长,德国西门子公司工业部驱动
技术分公司
摘要
PROFIdrive是驱动技术的标准行规,该技术取决于PROFIBUS及PROFINET通信系统。使用一种开放式的“应用行规”(例如,这是一种利用通信系统的经试验和测试的方法),采用集成且直接的方式,连接来自不同制造商的驱动器及控制器。由于PROFIdrive已包含在国际标准IEC61800-7中,因此,该行规获得国际上的认可,并且其投资也将得到广泛的长期保护。
PROFIdrive能够在机器或系统的生命周期(关于规划,安装,运行,维护,以及扩充或更新)过程中实现相当数量的成本缩减,这是该行规的基础。PROFIdrive应用行规能够满足与PROFIBUS和PROFINET通信系统联合使用的驱动技术的特殊要求,并且提供有关通信性能的最佳的可测量性。无论是对设备和系统制造商,还是集成商及最终用户,它都创造了多重效益。
PROFIdrive行规是如何产生的
说到该行规的产生,那还要追溯到1991年,当时,工作重点正是PROFIBUS技术。2002年,随着该行规 3.1版的推出,标志着PROFIBUS DPV2扩展性功能的推出。2005年,PROFIdrive行规被扩展到覆盖PROFINET,作为下层通信系统。直到2006年才正式推出版本4.1,也就是当前的版本。
实际上,IEC 61800-7已经对PROFIdrive进行了标准化,并且通过各种国际机构(如OMAC)进行介绍,这就意味着,确保它将来会成为国际上公认的一种标准。
市场上展现出越来越多使用提供集成安全技术的驱动器的趋势。这说明不再需要额外的监控设备,从而带来了减少配线并节省空间的优势。从这一观点来看,PROFIdrive和PROFIsafe彼此成为完美的补充。这两种行规共同创造了一种统一的标准技术,该技术可以通过同一总线,用于控制安全功能和标准驱动功能。
原理
本质上,PROFIdrive自动控制技术方案是基于集成“运动控制”功能性及PLC顺序逻辑性的概念。通过贯穿在驱动器(如电动机电流或速度控制)和控制器(如位置控制或路径插补)上的分布来最优化应用进程。该通信系统利用专用服务(如时钟同步和基于行规的从站到从站通信),提供分布式进程之间的链接。
图1:PROFIdrive体系结构
该行规的主要部分(图1中的上半部分)描述了有别于通信系统的功能,并确保了采用PROFIBUS DP和PROFINET IO连续运行,而不会改变所需的应用。这意味着该驱动技术以分享同样应用视图的完整系统与可升级的通信性能相连接,范围从基本的现场总线到系统范围Ethernet网络,并且无需任何改变就形成为自动化系统。
基本模型定义
设备
PROFIdrive基本模型定义了一个运动控制自动化系统(图2),它包含多个“设备”及其相互关系(应用接口,参数访问等),但没有考虑所使用的通信系统。
图2:PROFIdrive通用自动化概念
区分以下设备类:
∙控制器:自动控制系统控制单元或主机
∙外围设备:驱动设备
∙监控器:工程站
通信服务
循环数据交换
当运动控制系统处于运行时,开环和闭环控制进程必须被循环地激活。从通信系统的观点上讲,这意味着新的设定点值必须循环地从控制应用进程传送到驱动应用进程,相反地,反向发送当前实际值。这种循环传送是典型的严格时间要求的。
非循环数据交换
除了设定点值和实际值的循环传送外,参数可以被传送用于控制驱动应用进程目的。通过控制器访问这些参数是非严格时间要求的,并且被非循环的执行。在控制器可以访问这些参数的同时,也可以通过监控器(调试工具,操作接口)来访问这些参数。
报警机制
报警机制是受事件控制的,并被用来通知设置和清除驱动/应用进程故障。
时钟同步操作
任何现代驱动行规必须能支持运动控制应用中的分布式进程的时钟同步操作,因为这是能够精确协调若干驱动(如在运动控制系统路径往返移动或结合电子齿轮的同步运动的上下环境内)运转的唯一方法。
为了确保进程同步,PROFIdrive使用从站时钟,该时钟必须位于每台设备内并且正好与系统主站时钟同步。为了同步化从站时钟,PROFIdrive使用所应用的通信系统的相应服务。对于PROFIBUS来说,这些服务是DP-V2扩展的一部分,以及在PROFINET IO情况下,它们是等时同步实时功能的一部分。
图3:在驱动器中的数据模型和数据流程
从站到从站通信
从站到从站通信涉及到设备之间的直接通信,而无需通过主站/控制器传递数据。这意味着,例如,驱动器能够从其他驱动器或外围设备获得实际值,并且将它们作为设定点使用。因此,现在更加能够揭示该技术如何使用,特别是直到驱动技术领域内的分布式应用。从站到从站通信能够将信号从一个驱动器传送到另一个,而无需任何额外的来自控制器应用的延迟。一个很好的例子是:用于为纸、箔、抽丝机和光纤拉伸系统创建设定点级联目的的速度设定点值的传输。
设备行为
模式及报文
PROFIdrive为所有驱动器定义了通用基本状态机。这可用来将驱动器放入特定的操作状态或以控制的方式关闭驱动器。在循环数据交换信息中,控制和状况字组成了控制器与驱动器之间的接口。以特定模式为基础来分配各个位。进程数据(PZD)通过循环接口进行传送。“Signal numbers”被定义用于最频繁使用的进程数据,并且这些便于写入进程数据接口及其组态。标准报文已经依据这些标准信号被定义用于最频繁使用的应用。在PROFIBUS和PROFINET中使用同样的标准报文。
状态机
状态机是系统行为的一个详细模型,它由状态成、状态转换和动作组成。它定义了在某个特殊命令后应该进入哪种状态和如何进入,以及在什么条件下,完成从一种状态到另一种状态的转换。