PROFIBUS同步性
電子驅(qū)動器不僅驅(qū)動機(jī)械裝置,同時也驅(qū)動了PROFIBUS。這樣,它們已經(jīng)推出了最新的DP-V2功能:“時鐘周期同步”和“從站和從站間的通信”。它們?yōu)榫哂蠵ROFIBUS的驅(qū)動器打開了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。由于PROFIBUS現(xiàn)在也允許在驅(qū)動器間技術(shù)信號的高動態(tài)分布,這樣分散自動化的結(jié)構(gòu)就能夠通過智能驅(qū)動器經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)。數(shù)字伺服驅(qū)動器現(xiàn)在能夠通過PROFIBUS來實現(xiàn)同步,同時位置控制環(huán)能通過總線來封閉。這就允許實現(xiàn)要求的運動控制的任務(wù)。
應(yīng)用類別
驅(qū)動器與自動化解決方案的集成依賴于驅(qū)動器的任務(wù)。為了簡化概述,PROFIdrive定義了一些應(yīng)用類別,這樣大部分的應(yīng)用可以被分類。
標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動器
在最簡單的情形下,驅(qū)動器是由PROFIBUS通過主要的設(shè)定點(如:旋轉(zhuǎn)速度)來控制的。完整閉環(huán)速度控制由驅(qū)動控制器來執(zhí)行(如在輸送系統(tǒng)中)。
具有技術(shù)功能的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動器
具有技術(shù)功能的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動器是用于實現(xiàn)自動化應(yīng)用的一種非常靈活的變形。它包括把自動化的整個過程分解成幾個小的子過程。自動化功能不再單獨地存在于中央自動化設(shè)備中,而且也分布于驅(qū)動控制器中。在這方面,PROFIBUS充當(dāng)技術(shù)接口。正如人們所期待的,分布到假定在所有方向上是可以通信的,也就是在各個驅(qū)動控制器技術(shù)功能之間的從站與從站的通信。重要的現(xiàn)實應(yīng)用包括,如,設(shè)定點串級、卷線器和用于連續(xù)網(wǎng)絡(luò)過程的轉(zhuǎn)速同步性的應(yīng)用。
定位驅(qū)動器
除了驅(qū)動控制器之外,驅(qū)動器還包括位置控制器。定位任務(wù)是被發(fā)送給驅(qū)動控制器,并通過PROFIBUS起動。位置驅(qū)動器有著非常廣闊的應(yīng)用范圍,其應(yīng)用包括,如,裝瓶設(shè)備中瓶蓋的開關(guān)或金屬切割機(jī)器中刀片的定位。
優(yōu)勢/好處
用于控制的總單線技術(shù)、I/O驅(qū)動器、B&B和服務(wù) 節(jié)省了教育、服務(wù)、安裝、工具……的耗費
通過現(xiàn)場總線集成和分散自動化
靈活性
面向?qū)?
投資保護(hù)
通過計時過程或電子軸角分布自動化
為了實現(xiàn)一些應(yīng)用如“電驅(qū)動器”、“曲線磁盤”、“角同步過程”和“飛鋸”,都會使用從站和從站間的通信和時鐘同步通信。
設(shè)備和參數(shù)模型
正如人們所見,PROFIdrive在任何驅(qū)動系統(tǒng)中至少部分地定義了設(shè)備模型。設(shè)備由在內(nèi)部共同工作的多種功能模塊所組成,因此反映驅(qū)動系統(tǒng)智能性。對象被分配到這些功能模塊,這些功能模塊組成自動化過程的接口。
在行規(guī)中這些對象被描述,同時定義其功能。被分配到對象的參數(shù)都被收集作為“行規(guī)參數(shù)”。它包括這些功能,如缺省緩沖、驅(qū)動控制、設(shè)備標(biāo)識、過程數(shù)據(jù)配置和所有參數(shù)的列表。
所有的其它參數(shù),在復(fù)雜設(shè)備中其數(shù)字可能超過1000),是制造商特定的。這就為制造商實現(xiàn)控制功能(如斜坡功能發(fā)生器)提供了最具靈活性的生產(chǎn)器。雖然行規(guī)能夠決定控制程序的接口,但它不能決定后者的參數(shù)。這是通過控制字定義的。這意味著即使用戶改變了驅(qū)動器的制造商,控制程序還是保持不變。由于這些控制和參數(shù)的創(chuàng)建工具通常是由制造商特定的,它們可以直接從驅(qū)動器或者從設(shè)備描述文件中決定和顯現(xiàn)所有的參數(shù)信息。
用PROFIdrive通過多軸來模仿驅(qū)動控制器也是有可能的。
中央運動控制
機(jī)器人和機(jī)床應(yīng)用要求協(xié)調(diào)多驅(qū)動器的運動次序。運動大部分由數(shù)控系統(tǒng)(CNC)控制。位置控制環(huán)通過總線封閉。為了使控制系統(tǒng)中位置控制器和驅(qū)動器中的控制器和驅(qū)動器中的控制器的時鐘脈沖同步,PROFIBUS的時鐘周期同步被采用。控制環(huán)的剛性和動態(tài)特性可以通過簡單的途徑在行規(guī)中所描述的新的“動態(tài)伺服控制”位置控制概念的幫助下有效地增加。由于這一概念,對線性發(fā)動的更高要求的應(yīng)用都能夠被實現(xiàn)。

DP-V1參數(shù)通道
參數(shù)的元素是非循環(huán)地被存取的。以PROFIBUS的非循環(huán)服務(wù)為基礎(chǔ),PROFIdrive已規(guī)定了對參數(shù)的存取機(jī)制,或稱之為DP-V1參數(shù)通道。由于有DP-V1參數(shù)通道,地址容量擴(kuò)展到256軸,最多有65535個參數(shù),這65535個參數(shù)包括數(shù)組元素及其參數(shù)說明和相關(guān)文本的元素。
運行模式和報文
PROFIdrive包含用于所有驅(qū)動器的一般狀態(tài)圖的定義。它通常通過控制方式來運行或關(guān)閉驅(qū)動器。單獨的狀態(tài)圖已為運行模式作了定義,如閉環(huán)控制和位置驅(qū)動器。在控制系統(tǒng)與驅(qū)動器之間的循環(huán)報文中控制字和狀態(tài)字形成命令接口。各個位是按照其特定的運行模式分配的。過程數(shù)據(jù)(PZD)通過循環(huán)接口傳輸。信號數(shù)已被定義為最通用的過程數(shù)據(jù),它允許過程數(shù)據(jù)接口很容易地被描述和策劃。標(biāo)準(zhǔn)信號被用來為最通用的應(yīng)用定義標(biāo)準(zhǔn)的報文。
編碼器接口
現(xiàn)代數(shù)字侍服-驅(qū)動器自身評估馬達(dá)編碼器,同時,如果需要的話,也評估一個輔助的直接評估系統(tǒng)。結(jié)果是接口由控制系統(tǒng)向驅(qū)動器傳輸。于是編碼器信息必須通過總線到達(dá)控制系統(tǒng)。PROFIdrive已為此過程定義了一個編碼器,它是通過過程數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹?
時鐘周期同步
時鐘周期同步是通過啟用總線系統(tǒng)上的等距時鐘信號而實現(xiàn)的。這個循環(huán)的等距時鐘周期被當(dāng)作全局控制信號由主站向所有總線用戶發(fā)送。這就允許主站與從站使其應(yīng)用該信號同步。在驅(qū)動器技術(shù)中,時鐘同步通信形成了驅(qū)動器同步的基礎(chǔ)。在這個過程中,一方面在總線系統(tǒng)上的報文內(nèi)部交換在等距時間距陣之內(nèi)實現(xiàn),另一方面內(nèi)部控制算法—如在驅(qū)動器的轉(zhuǎn)速和電流控制程序或較高層的自動化系統(tǒng)中的控制程序 —按照時間要求彼此同步。對于典型的驅(qū)動器應(yīng)用來說,周期間的時鐘信號的抖動小于1μs是必要的。更大程度的偏離被認(rèn)作為時鐘的失誤并且不被處理。
從站與從站的通信
從站與從站的通信允許驅(qū)動器全部或部分地讀取其它驅(qū)動器或外圍設(shè)備的實際值,同時把它們當(dāng)作給設(shè)定點使用。結(jié)果是,在驅(qū)動器技術(shù)中關(guān)于分散應(yīng)用的使用范圍有很大程度的增加。
從站與從站的通信允許信號在驅(qū)動器之間傳輸,例如,在紙、箔、金屬絲的拉伸機(jī)器和纖維拉伸裝備情況下,用于產(chǎn)生設(shè)定點級聯(lián)的速度設(shè)定點。
兼容性
到目前位置,已有超過25萬個PROFIBUS系統(tǒng)被安裝。因此在PROFIBUS技術(shù)擴(kuò)展中的主要發(fā)展目標(biāo)保證與已在市場使用的設(shè)備保持完整的兼容性。對于還未實現(xiàn)PROFIBUS DP-V2協(xié)議擴(kuò)展的現(xiàn)有的從站,它們能夠通過已經(jīng)支持新功能的驅(qū)動器無限制地運行于總線片段中。
工程設(shè)計即插即用
PROFIdriver行規(guī)服務(wù)器
在成功地完成PROFIdrive行規(guī)驅(qū)動器技術(shù)版本3.0的工作之后,在允許將驅(qū)動器設(shè)備集成到工程設(shè)計系統(tǒng)(PROFIdrive/DRIVECOM)的聯(lián)合項目啟動通用驅(qū)動器軟件的開發(fā)。出現(xiàn)在這個聯(lián)合項目中的PROFIdrive行規(guī)服務(wù)器是以O(shè)PC標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)并且為用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的、用戶容易掌握的和即插即用的對驅(qū)動器的訪問,這些驅(qū)動器是熟悉Windows環(huán)境的。
PROFIBUS DP-V1組成基礎(chǔ)
訪問保證通過已作為PROFIBUS 2類總站(控制和監(jiān)視設(shè)備)連接的Windows NT/2000PC進(jìn)行。這個連接具有一個優(yōu)勢,就是服務(wù)者可以直接與設(shè)備通信而無須打擾設(shè)備或訪問中央控制系統(tǒng)。這需要具有OPC兼容總線服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS卡的PC。PROFIdrive行規(guī)服務(wù)器在這個總線服務(wù)器之上工作:它把復(fù)雜的DP-V1服務(wù)翻譯成用戶容易掌握的設(shè)備和參數(shù)名。
任何支持OPC客戶機(jī)的產(chǎn)品能夠被當(dāng)作應(yīng)用程序使用。這些可以是用于驅(qū)動器參數(shù)化、診斷和編程的制造商專用的工程設(shè)計系統(tǒng),同時也可以是商用的可視系統(tǒng)或者甚至是允許在世界范圍訪問PROFIBUS驅(qū)動器的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。

具有FDT(現(xiàn)場設(shè)備工具)的更高級的工程設(shè)計
除了在PROFIBUS總線上的真實數(shù)據(jù)互相交換之外,生產(chǎn)商專用的應(yīng)用軟件的接口也在不斷地進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。將來,把來自不同生產(chǎn)商的軟件模塊與更高層的應(yīng)用軟件通過FDT/DTM集成起來是有可能的,如,使用非循環(huán)的PROFIdrive參數(shù)通道。

這為用戶提供了關(guān)于機(jī)器和系統(tǒng)投運和運行方面的重要的優(yōu)勢:
—統(tǒng)一設(shè)計和數(shù)據(jù)管理
—優(yōu)化現(xiàn)存接口的使用(現(xiàn)場總線,數(shù)據(jù)庫,打印機(jī)的接口)
—模擬功能調(diào)用,如為發(fā)送/接收參數(shù),儲存數(shù)據(jù)
—組態(tài)、投運、診斷或服務(wù)的軟件環(huán)境