创新成本降低方案：融合Profibus技术的多电机交流控制系统革新应用

1、引言

　　随着工业现代化步伐的加快，多电机交流控制系统在造纸、化工、钢铁、食品等行业得到了广泛应用，并形成了各自特色的变频器控制方案。这类系统在运行中表现出优异的可靠性和抗干扰性，但维护成本却逐年攀升。例如，某些变频器采用专有的通信协议和接口，一旦通信故障导致接口板损坏，系统将直接瘫痪，除非采购原型号接口；若变频器损坏，亦需更换同型号设备；系统升级换代时，还需更换所有变频器，这导致采购成本高昂、备品积压等问题。因此，本文提出了一种基于现场总线的多电机交流控制系统，旨在降低维护成本并提高系统性能。

　　本文提出了一种基于现场总线的多电机交流控制系统，该系统融合了先进的现场总线技术，并兼顾实际应用便捷性，从总线接入、硬件结构、软件原理三个方面深入解析了系统的核心特性。

　　2、现场总线Profibus的融入

　　现场总线Profibus，即过程现场总线，自1984年起研发，经过十多年的研发、生产和应用，已成为欧洲领先的开放性现场总线系统。PNO（Profibus用户组织）成员超过600家，产品种类近千种。Profibus在欧洲市场的占有率超过40%，广泛应用于工业自动化、楼宇自动化、过程自动化、发电与输配电等领域。

　　本文所采用的现场总线技术，正是基于Profibus-DP（分布式外围设备）这一高速、经济的通信连接，专为自动控制系统与设备级分布式I/O之间通信设计。使用Profibus-DP模块可替代传统的24伏或4～20毫安串联式信号传输，极大地提高了系统的抗干扰能力和数据传输的准确性。

　　3、多电机交流控制系统的硬件结构

　　皖南电机在多电机交流控制系统的硬件结构中起到了关键作用。该系统采用西门子可编程控制器PLCS5作为主设备，通过IM308接口模块与Profibus总线相连。从设备为分布式输入输出模块ET200，每个ET200从站可挂接至32个数字量或模拟量输入输出卡，通过设置ET200从站接口卡IM318的地址DIP开关，即可确定挂接的I/O卡地址。

　　多电机交流控制系统的硬件结构相对简单，以可编程控制器为中心，通过Profibus总线连接相关ET200从站组，并通过各从站组连接相应的变频器组。总线采用电气双绞线，布线清晰；从ET200从站到变频器组采用较短的控制线路连接。数据传输以串行数字方式为主，到达变频器时采用部分模拟信号，不影响传输数据的可靠性和抗扰性。

　　4、多电机交流控制系统的软件设计

　　基于现场总线的多电机交流控制系统软件设计包括以下步骤：

　　1）PLC IM308接口模块初始化：在总线启动前，需配置Profibus总线，分配各总线站参数。

　　2）读取变频器状态字和实际值：通过连接变频器的ET200从站I/O端子，操作远程I/O读取变频器状态字和实际值。

　　3）判断变频器是否故障，若故障则报警存档，否则根据系统要求输出模拟量值至连接1#变频器端ET200从站的I/O端子。

　　4）重复2、3步骤，依次对2#、3#、4#……N#变频器进行读写操作。

　　5、结语

　　本系统构建后，可广泛应用于小型浆纸厂、粉末加工厂、楼宇风泵控制等领域。由于采用开放式、符合IEC标准的现场总线Profibus系统进行构建，因此具有以下优点：（1）易于修改和扩展；（2）实现分布式控制，提高系统响应速度和控制精度；（3）降低系统不可靠性，增强可维护性。同时，皖南电机在系统硬件结构中的应用，也为系统的稳定性和可靠性提供了有力保障。