随着工业自动化的不断发展，工厂业主对生产效率和产品质量要求的不断提高，分别
对每台电机进行单独控制在某些场合已经不能满足生产工艺的要求，而需要同时对多台
电机进行控制，让其更好地协调运行，因此多电机同步传动控制应运而生。最早的同步控
制方法有模拟放大器同步控制和电动式连锁同步控制等方式，前者有抗干扰差和漂移等
缺陷，而后者有调整不方便和体积庞大等不足。从 90 年代中期国外现场总线技术开始进
入工业化实用阶段，采用现场总线通讯方式的多电机同步控制系统开始广泛应用。在纸机
传动系统中，随着车速的提高和生产工艺的要求，也逐步地引进多电机同步控制方法，
现代纸机的多分部传动系统采用现场总线通讯同步控制的已经占到了 90%以上。
现场总线种类很多, 但由于大多交直流传动装置可以采用 Profibus

（ Process Field Bus）

现场总线通讯，所以 PROFIBUS 现场总线在传动控制领域占有较大的市场份额，并且在
逐年地增加。另外 PROFIBUS 总线标准包括 3 个方面的内容：FMS、DP、PA，可以适用于
不同的应用领域。PROFIBUS 现场总线技术就是实现现场级设备数字化的工业现场层网络
通信技术，它具有较强的现场信息集成能力，可靠性好，维护性好，且总线协议是开放
的。这样，如果给现场设备接入具有现场总线网络功能的接口，不仅可以利用现场总线网
络来管理分布的设备，还可以克服目前普通控制方式的缺点。

1 造纸机控制系统介绍
本系统为造纸车间传动控制系统，系统采用 PC 机作为上位机，PLC 作为中心控制器，
并由 ABB 公司的 ACS600 变频器通过 PROFIBUS-DP 通讯转换接口与 PLC 构成
PROFIBUS-DP 控制系统来同时驱动负载，如图 1 所示。系统由 PC 机发送控制信息、设定
运行参数以及读取运行状态的作用;数字测速部件采用高分辨率的旋转编码器 PG，由 PG
分别测量造纸传动中各单元的实际速度，送入 PLC 中 LC 把收集到的各单元的实际速度
与设定运行参数综合，按既定的同步控制策略进行运算和控制，得到各单元电机的运行
速度设定值，通过 PROFIBUS-DP 现场总线写入变频器执行。由于 PLC 直接通过数字通讯
模式，按照一定采样周期进行信息的输入、处理和输出，简化了系统外围模块，缩短了控
制周期，同时提高了在线监测、运算和驱动能力，控制精度和工作可靠性也进一步提高。
另外，可以通过通信接口将变频器相关参数读到 PC 机，供操作人员监视，并可根据实际
情况做出相关的判断和调整，使操作更加简单、直观。系统运行参数的设定也可以通过远
程通信实现，从而降低操作故障，减少劳动力的投入。
由于高速造纸机多电机同步传动系统必须具备高速的总线通讯能力，以保证各传动点
实时同步。PROFIBUS-DP 采用两种传输技术：RS485 与光纤。其数据传输速率最高可达到
12Mbps/s，比其它主要的现场总线速率都高，可以满足多电机同步传动的要求，实现系
统的高速通讯能力。

2 PROFIBUS-DP 总线通讯转换接口
从系统结构图中我们可以看出，PLC 通过 PROFIBUS-DP 总线与变频器进行通讯的过程
中，PROFIBUS-DP 通讯转换接口是信号通讯的关键部分，如图 2 所示。在我研究所设计
的通讯接口中使用的是 PROFIBUS 通信专用 ASIC 结合单片机来完成设计。其中
PROFIBUS 通信专用 ASIC 选用的是西门子公司的 SPC3，系统的控制核心选用 Intel 公司
的 MCS-51 系列单片机中的 80C31。
PROFIBUS-DP 接口主要有处理器接口和串行总线接口两部分组成。在处理器接口电路
中 80C31 通过 P0 口和 P2 口扩展外部存储器，将 SPC3 内部的双口 RAM 作为自己的外部