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普传变频器在造纸设备上的应用
由于变频调速系统结构简单，运行可靠，节电效果显著，在造纸行业已逐步得到推广应用，大有替代直流调速、电磁调速、变极调速、滑差调速等系统的趋势。交流变频调速系统在造纸行业的应用，有单机配直使用，如纸机上料浆泵，配合浓度调节系统及流量计能够比较准确地实现定量控制。
在能源紧张的，全国大部分省份开始限电，特别是华东地区缺电现象尤其严重，造纸行业行业做为耗电大户，节能也显的尤为突出，因此在当前电机变频调速技术飞速的发展提供了这种可能性，但对于低档的纸来说，为了节省成本，不用国外昂贵的进口设备，也无须采用上位机与其他任何控制器，普传变频器独特的两路模拟量同步控制方案可以满足造纸行业的要求。
湖北荆州某纸业集团下设涂布白板纸厂、牛皮箱板纸厂、单面白板纸厂、文化纸厂、再生牛皮纸厂、油毡原纸厂、彩印包装厂等10多家分厂，年产纸品6万吨，年产值近3亿元。 骏马纸业公司由拍马村与湖北烟草公司、武烟集团和香港岭集团共同投资2.35亿元，从2001的开始筹建，2003年10月底正式投产，年产涂布白卡纸设计为8万吨，年产值可达7亿元。
造纸机变频传动系统的构成：
造纸机结构上大致有流浆箱、网部、压榨部、干燥部、压光、卷曲几部分组成。传动系统是由多分部传动点组成的速度链式协调系统。
要求控制系统：
1、各分部传动点之间应保持一定的传动比，使各传动辊线速度保持一致。
2、连续平稳地拖动纸机运行。
3、具有平滑加减速，点动、爬行运行功能。
根据现场要求，采用RS485和变频器通讯，控制主传动点的起停、运行控制。同时把从变频器获取的运行参数及故障信息传递给上位机。上位机将获取的信息进行处理、图形显示、监控，数据报表的生成等工作。
统调:各单元要能够同时升速和降速。统调是主指令单元(通常是一单元)对转速要求来进行调节。局部微调:当操作人员发现某单元速度不同步时，可以进行微调(人工干预)。微调时，该单元以后各单元转速必须同时升速或降速，而不必逐个进行。 单独微调:检修和调试阶段，遇到特殊情况，又必须能够对每个单元进行单独微调。该生产线由四个单元组成，各个单元运行情况可以由各自线速表直观显示出来。
电气接线图，参数设置：
主机设置y12=128
从机设置F04=11
F05=4
y12=0~127
b15为比例联动系数 （0.1~10）
o20=10HZ
此工况变频器的日常保养和维护、注意事项等：
1、 定期清理
2、 现场蒸汽会造成湿度重，注意防潮
3、 正确接地防止干扰
其中串口协议可以是ModbusRTU协议、SIEMENS 3964R协议、标准自定义ASCII协议；以太网协议可以是ModbusTCP协议、标准TCP/IP协议或者UDP协议。
二、 NT30-DPS-RSI2网关实现将SICK条码扫描器接入Profibus-DP网络
型号NT30-DPS-RSI2是将RS232串口协议转换为Profibus从站的网关，其中NT30代表netTAP30系列，DPS代表Profibus-DP Slave，RSI2代表RS232接口（其中的I代表端口隔离）。
在本案例中SICK智能型固定式一维条码扫描器CLV430-0010用于邮政分拣系统中EMS信件条形码的扫描读取，配备连接模块CDB420-001提供RS232通讯接口；在实际的控制系统上选用了西门子集成PROFIBUS-DP主站接口的CPU315-2DP处理器，考虑到布线、编程和系统扩展方便，设计选用网关将CLV430接入PROFIBUS-DP网络；
整个系统结构图如下：
三、 STEP7软件中的硬件组态
NT30-DPS-RSI2网关在Profibus-DP网络上作为从站运行，因此需要占用CPU315-2DP的输入输出映像区以用作数据交换；其中两个字节的输入和两个字节的输出是固定必须的，用于控制数据的接收和发送（即控制字）；其他输入输出映像区用于存放接收消息和待发消息，实际使用时可以根据协议帧的长度来选择合适的映像区大小；
所有的串口转现场总线netTAP网关都可以配置成两种工作模式：主站模式和从站模式。主站模式为首先接收总线方向来的数据帧，从站模式为首先接收串口总线方向来的数据帧。
在我们的案例中，当CLV430探测到EMS信件的条码信息后将自动发出数据帧，对于CPU315-2DP来说只需要不断地接收CLV430的条码信息即可，因此网关需要工作在从站模式下。
网关在从站模式下的基本原理是：
1、 数据接收：
当网关接收到来自RS232侧的数据帧后它将把接收到的完整的数据帧放入输入映像区，同时将输入映像区的控制字的个字节的接收通知位取反以通知CPU新的数据已经到达，控制字的第二个字节存放接收到的数据帧字节长度；当CPU处理完接收数据（譬如将输入区数据帧备份到DB数据块）后必须将输出映像区控制字的个字节中的接收确认位的位值等同于输入映像区控制字的个字节的接收通知位，以确认接收成功，通知网关准备下次数据的接收。对于STEP编程，在OB1中添加以下代码即可：
A 接收通知位
= 接收确认位
2、 数据发送
如果CPU315-2DP接收到数据后需要回发数据帧至串口对象，那么只需要将发送信息帧放入输出映像区，将发送数据帧的长度放入输出映像区控制字的第二个字节，然后取反输出映像区控制字的个字节中的发送通知位，当网关检测到输出映像区控制字中的发送通知位和输入映像区控制字中的发送确认位的位值不等时将自动把信息发送到串口对象，发送完后将自动把输入映像区控制字中的发送确认位的位值等同于输出映像区控制字的发送通知位，以通知CPU发送信息完成。关于网关工作原理的具体描述可以参考光盘中的相关文件。
本案例中关于STEP7硬件的组态：
打开STEP7中的Hardware，将网关随机光盘中的GSD文件夹下的HIL_08EA.GSD和Hil_0916.gsd文件添加到硬件库中，然后选择Profibus DP\Additional Field Devices\General\NT 30-DPS条目，将其拖拉到Profibus-DP网络线，设定其Profibus-DP地址为3，组态2个字节的输入（控制字）、32个字节的输入（接收消息区）、2个字节的输出（控制字）和32个字节的输出（发送消息区）；如下图所示：
说明：由于本案例CPU不需要发送数据帧至CLV430，因此可以将输出映像区的大小设置的更小，小可以只有1个字节，具体可在网关参数配置软件SYCON.net中选择。
四、 网关的参数配置
netTAP网关统一采用赫优讯SYCON.net软件组态参数，点击随机光盘中的SYCONnet netTAP setup.exe进行安装。
注意：新的网关在使用前首先要通过SYCON.net下载固件，对于NT30-DPS-RSI2网关，光盘中存在三种固件：
1. ModbusRTU - ProfibusDP Salve；2. 3964R - ProfibusDP Salve；3. ASCII - ProfibusDP Salve
在本案例中我们选择ASCII - ProfibusDP Salve固件，固件文件为NTDPSASC.N34。
下载固件后进行参数配置，除了默认的参数外，以下参数需要更改：
1、 ASCII参数页：Parity=none；bbbegram timeout=50；
注意：报文超时参数是在End mode=only time control（默认模式，采用时间控制来判断接收数据帧的结束）时才有效。当然，如果串口协议具有明确唯一的结束字符那么可以采用end identifier模式。报文超时参数是网关为接收每个串口数据帧所保留的时间；举个例子，如果采用默认值1000ms，那么当网关花费30ms接收完串口数据帧后它还将等待970ms后才能接收下个串口数据帧，其间的所有串口数据帧网关将不予理会。
这个案例我们设置为50ms，由于扫描器每一帧数据长度固定为18个字节，在9600波特率下接收不会超过30ms。因此偏大些设置为50ms。
2、 MODULES参数页：输入输出映像区大小2/32/2/32；
注意：STEP7中的组态要和此参数一致！
保存好参数后下载到网关即可。当网关和CPU315-2DP建立起Profibus-DP通讯后即进入协议转换运行状态。
下图为SYCON.net配置界面：
五、 案例应用
在本案例中某EMS条形码和接收数据的对应如下：
EMS条形码： *EO824508219CN*
接收数据（16进制）： 02 20 45 4F 38 32 34 35 30 38 32 31 39 43 4E 0D 0A 03
其中起始字符为02，20为空格字符，结束字符为0D 0A 03，中间为13字节的EMS条形码数据，共18个字节。不同应用中的字符格式和SICK扫描器通讯参数配置有关。
六、 结束语
当前现场总线和工业以太网网络在自动化工程中已经越来越普遍的存在，特别是Profibus、DeviceNet、CANopen、ModbusTCP等流行现场总线和工业以太网，其应用场合越来越多，赫优讯的netTAP系列网关在将传感器、仪表等具有串口协议的智能设备接入现场总线和工业以太网方面发挥着重要作用，为用户在网络通讯的系统集成带来了很多方便；另外，赫优讯在欧洲享有盛誉的可编程PKV系列网关提供了现场总线主站至工业以太网的协议数据通讯转换功能，为不同协议间的大型网络通讯提供了更多的解决方案，在此我们对德国赫优讯自动化系统有限公司中国代表处的大力支持表示衷心的感谢。
一． 系统设计
在某工厂的自动控制项目中，需要将相隔3公里的两台西门子S7-300控制系统设备实现数据交换。由于两设备相距甚远，而且间隔山脉，采用以太网光纤传输并不现实，鉴于BANNER公司的超远距离无线传感产品，设计采用其surecross系列中的Data Radio无线电台DX80DR2M。同时，由于两台S7-300控制系统均为带有Profibus-DP主站接口的CPU315-2PN/DP控制器，而无线电台DX80DR2M支持RS485 ModbusRTU协议，因此设计选用赫优讯公司的NT30-DPS网关（ModbusRTU转Profibus-DP从站）来实现数据交换，系统结构设计如下：
二． 功能描述
如图1所示，两个远程站的NT30-DPS均通过其Profibus-DP接口挂接到CPU315-2PN/DP的Profibus-DP总线上作为DP从站运行，同时其RS485引出线连接到DX80DR2M电台的通讯引出线上，为了实现ModbusRTU的主从数据交换，其中一个NT30-DPS设计为ModbusRTU主站运行，而另一台NT30-DPS设计为ModbusRTU从站运行。在系统运行时，ModbusRTU主站网关根据预先配置的通讯命令表（ModbusRTU命令FC1-FC16）自动读写ModbusRTU从站网关的寄存器数据，然后每个网关又通过Profibus-DP输入输出映像区与各自的CPU315-2PN/DP主站实现数据交换，从而实现CPU315-2PN/DP之间的数据交换，数据交换的实现如下图所示：
如上图所示，两个NT30-DPS与各自的CPU315-2PN/DP实现64个字节的输入输出数据交换，通讯机制如下：
1． 来自右侧CPU315-2PN/DP的输出数据QW0-QW62通过Profibus-DP机制被自动传送到作为ModbusRTU从站的NT30-DPS的30001-30032输入寄存器中，然后被作为ModbusRTU主站的NT30-DPS通过FC4功能号读取到输入端寄存器Register1-32中，后通过Profibus-DP机制被自动传送到左侧CPU315-2PN/DP的IW0-IW62输入映像区中，从而实现了右侧CPU的输出数据到左侧CPU的输入数据的传送。
2． 来自左侧CPU315-2PN/DP的输出数据QW0-QW62通过Profibus-DP机制被自动传送到作为ModbusRTU主站的NT30-DPS的输出端寄存器Register1-32中，然后通过功能号16将数据写入到作为ModbusRTU从站的NT30-DPS的40001-40032保持寄存器中，后通过Profibus-DP机制被自动传送到右侧CPU315-2PN/DP的IW0-IW62输入映像区中，从而实现了左侧CPU的输出数据到右侧CPU的输入数据的传送。
如上所述，CPU315-2PN/DP与网关的数据交换是靠Profibus-DP机制自动完成的，而作为ModbusRTU主从站的两个网关之间的数据传送是通过主站的配置命令预先设定的，因此对于两端的CPU315-2PN/DP来说，整个数据交换的实现是不需要编写任何程序的。
三． NT30-DPS的参数配置
NT30-DPS的参数配置通过赫优讯SYCON.net软件实现，对于作为ModbusRTU主站的NT30-DPS，其配置参数如下：
1． MODBUS表
Interface and RTS RS485 RTS ON
Baudrate 19200 Bits/s
Stopbits 1
Parity none
Mode Master / address:40001-49999
Modbus address 1
2． MODULES表
in byte con 64
out byte con 64
3． COMMAND表
Slave Function Address Quantity Register .Coil Write
2 4 30001 32 1 0 Cycle
2 16 40001 32 1 0 Cycle
4． SUPERVIS表
Supervision Mode SlaveError
以上未列出的参数均采用默认参数。
对于作为ModbusRTU从站的NT30-DPS，其配置参数如下：
1． MODBUS表
Interface and RTS RS485 RTS ON
Baudrate 19200 Bits/s
Stopbits 1
Parity none
Mode Slave / address:40001-49999
Modbus address 2
2． MODULES表
in byte con 64
out byte con 64
3． COMMAND表
无命令
以上未列出的参数均采用默认参数。
注意点：
1． 无论主从站均应采用ModbusRTU标准地址格式，即address:40001-49999；
2． 主从站的MODULES地址分配空间必须一致，上面分配的为64个字节的输入和64个字节的输出；
3． 对于主站，其Supervision Mode参数不能选择off，否则在多从站网络通讯中如果某一从站通讯故障（如断开网络），那么主站网关将不会自动跳过有故障的从站（始终尝试与故障从站的通讯直到其恢复通讯）；
四． STEP7中的配置
要将NT30-DPS连接到CPU315-2PN/DP的Profibus-DP网络中必须要在西门子STEP7软件中进行网络硬件配置。首先，为了能够在STEP7的Hardware Catalog中找到NT30-DPS网关，必须安装NT30-DPS的GSD文件：
1． 将NT30-DPS网关的随机光盘插入光驱；
2． 关闭STEP7的Hardware窗口中的当前所有项目，然后选择菜单Options->Install GSD File，在弹出的对话框中选择光盘中的GSD文件（在GSD\PROFIBUS目录下），后点击Install按钮；
安装完GSD文件后即可进行Profibus的从站配置：打开STEP7项目的Hardware窗口，从右边Catalog中选择NT30-DPS网关（在PROFIBUS-DP\Additional Field Devices\Gateway下），然后拖拉到左面CPU的Profibus总线上，后设置NT30-DPS的Profibus地址和输入输出映像区；
STEP7的硬件配置如下图所示（采用了CPU313C-2DP）：
五． 应用时的注意点
1． NT30-DPS的RS485引出线中有+5VDC电源，因此除了粉色线和灰色线（RS485的P和N）以及黄色线（地线）外其他所有引线之间不应短路，否则会影响通讯甚至烧坏通讯口，具体请参阅光盘盒中的硬件手册；
2． 如果NT30-DPS的STA指示灯亮说明NT30-DPS已经和Profibus-DP主站建立了连接；
3． 修改NT30-DPS的Profibus地址后（通过NT30-DPS上的地址盘码设定）需要重新上电；
4． 新出厂的NT30-DPS在使用前需要下载固件（在SYCON.net软件中下载）；
六． 结束语
德国赫优讯自动化系统有限公司为全球工业网络通讯领域的专家，除了有丰富的协议转换网关产品外还提供各种协议和接口的计算机通讯板卡CIF、嵌入式通讯模块COM以及目前全球高端的网络通讯协议芯片netX，无锡市北辰自动化技术有限公司为德国赫优讯在中国的华东区经销商，我们乐意为工业自动化领域内的任何网络通讯项目提供优的解决方案。本案例在调试中得到了上海BANNER公司和上海赫优讯办事处技术人员的支持，在此表示感谢。
