1. 为什么直流调速器要“转接”进PROFINET:改造场景与核心思路
1.1 直流调速器在现场的真实处境
直流调速器这东西,电控圈子里的人都不陌生。哪怕是今天交流变频已经占了大半江山,厂里那些老轧机、收放卷、造纸传动、印刷机辊筒,照样有一大批直流调速器在稳定运转。它们的共同特征很明显:皮实、耐造、控制精度够用,而且很多用的是PROFIBUS DP通讯方式往外挂。你打开电柜门一看,大概率能看到一个DB9的DP头插在调速器的通讯板上。
问题是,产线改造往往不是整条线推倒重来。老板的思路通常是:主机台和控制系统升级成新的,现场那几台还能用的直流电机和调速器尽量保留。于是矛盾就来了——新控制系统走的是PROFINET,老调速器只会说PROFIBUS DP,两种总线协议在物理层、数据链路层、应用层上完全不是一回事,直接拿网线插上去根本不通。
这种情况下,一台协议转换网关就能把问题解决。DPN-712干的事情,说穿了就是让只会说PROFIBUS DP的直流调速器,在PROFINET控制系统眼里变成一个标准的PROFINET IO设备。S7-1500或者S7-1200 PLC不需要关心对面到底是个什么老设备,它只知道自己往某个I/O地址写控制字和速度给定,然后从某个I/O地址读状态字和实际速度,数据就从总线上走出去了。
1.2 新旧系统并存时的典型矛盾
我在现场见过太多类似的项目。有一次是做一台老式分切机的通讯改造,原来PLC是S7-300,CPU走DP,三台欧陆直流调速器挂在一条DP总线上。后来因为整线追溯系统要接上位,加上原来的300站备件难买,业主决定把控制系统整体换成S7-1500,PROFINET接口一插就是一路网线往下走。
问题来了:S7-1500自带PROFINET接口,不带DP口。虽然可以加一个CM 1542-5 DP模块让1500继续当DP主站,但那条DP总线的通讯速率、从站数量、扫描周期都受限制,而且老DP网络要单独维护,通讯数据还得在PLC程序里做一次中转。遇到这种情况,我通常先问自己一个问题:到底是保留DP总线,还是把老设备一只一只拉进PROFINET网络?
按我的经验,后一种方案在新建产线的配套改造里更省事。原因有三:第一,新PLC所有IO控制逻辑都在PROFINET域里,不需要在程序里额外维护一套DP通讯数据块;第二,用网关做单台设备的协议转换,可以把老设备从原来的DP网络里独立出来,网络结构更清晰;第三,PROFINET的报文周期短,传统DP在波特率1.5Mbps下的典型轮询周期是5到10毫秒,而PROFINET RT在百兆以太网下能做到1到4毫秒,对直流调速器这种需要实时性但不算苛刻的传动设备完全够用。
1.3 DPN-712的转换角色定位
DPN-712这个型号,名字本身就透露了它的定位:DPN三个字母拆开看就是DP to PN。它是一个协议转换网关,一侧是PROFIBUS DP接口,另一侧是PROFINET接口。
做方案前我最想强调的一点是:DPN-712在PROFIBUS DP侧的角色可不是从站,而是主站。直流调速器自己有DP从站接口,它挂在DP网络上听主站呼叫。DPN-712要去“叫”它,就必须把自己配成DP主站。而在PROFINET侧,DPN-712的角色反而是从站,也就是IO Device。整体数据流向是:PLC(IO控制器)通过PROFINET把IO数据发给DPN-712,DPN-712把这些数据打包成DP报文发给直流调速器,同时把调速器返回的DP报文拆解成PROFINET IO数据交还给PLC。
这个角色关系一定要先捋清楚,因为它决定后面配置软件里所有的参数设置方向。我自己第一次做网关项目时就吃过亏:想当然地以为网关在DP侧是从站,结果怎么配置都通讯不上,后来翻手册才意识到自己把主从方向搞反了。设备作为从站需要别人主动呼叫,而网关作为主站,要自己按照轮询表去访问调速器的输入输出缓冲区。
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2. 动手前要搞明白的硬件与参数准备
2.1 直流调速器侧的DP通讯能力确认
在碰DPN-712之前,先确认调速器到底带不带DP通讯接口,带的是哪一代通讯板。常见的情况我列一下你可以对照参考。
老一代直流调速器,比如欧陆590系列、西门子6RA70系列、ABB DCS500系列,多数是通过扩展通讯板或者选件模块来支持PROFIBUS DP的。有的调速器通讯板是内置的,有的需要插一块专门的DP从站板卡。你要搞清楚板卡的型号和对应的GSD文件版本,因为不同版本支持的PPO报文类型可能不一样。
另一个要确认的是调速器侧的控制字和状态字格式。多数传动设备遵循PROFIdr
