PROFIBUS—DP現場(chǎng)總線(xiàn)在熄焦車(chē)控制系統中的應用
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現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是20世紀8O年代中期在國際上發(fā)展起來(lái)的一種新技術(shù)，是當今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。在各種現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)中，PROFIBUS是一種非常有代表性的國際性開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，應用它可以將可編程控制器、交直流驅動(dòng)器、監控計算機、遠程I/O及智能傳感器等連接起來(lái)，實(shí)現分布式I/O控制，可提高檢測和控制精度，改善系統的動(dòng)態(tài)響應速度，提高系統的安全性。
PROFIBUS有三種實(shí)現形式，即PROFIBUS—FMS、PROFIBUS—PA、PROFIBUS—DP，分別應用于不同的控制場(chǎng)合，其中PROFmUS—DP主要用于現場(chǎng)級的高速數據傳輸，完成自動(dòng)控制系統（如PLC、PC等）通過(guò)高速串行總線(xiàn)與分散的現場(chǎng)設備（I／O、驅動(dòng)器、閥門(mén)等）之間的通信任務(wù)。它適于在工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境中運行，性能可靠、造價(jià)低廉，抗干擾能力強。
本課題組根據馬鋼煤焦化公司熄焦車(chē)系統的控制要求和特點(diǎn)，以能使系統適應現場(chǎng)的惡劣工作環(huán)境穩定運行且便于操作和維護，能使系統的控制方式簡(jiǎn)單合理且具有較高自動(dòng)控制水平為目的，提出采用PROFIBUS-DP現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)構成分布式控制系統、采用西門(mén)子公司S7-300型PLC作為主控單元、采用西門(mén)子SIOVERTMASTERDRIVES6SE7系列全數字矢量型變頻調速裝置控制交流電機作為系統的主傳動(dòng)裝置來(lái)構成熄焦車(chē)控制系統，完成干式熄焦車(chē)系統的各項控制任務(wù)。
2工藝概況及控制要求
馬鋼煤焦化公司干熄焦系統的熄焦車(chē)由電機車(chē)、車(chē)箱和車(chē)載旋轉焦罐構成。熄焦車(chē)沿軌道行駛，往返于焦爐和熄焦塔之間，可接收任一指定碳化室的紅焦，并將其運往熄焦塔熄焦。熄焦車(chē)為大型移動(dòng)機械設備，滿(mǎn)載時(shí)每車(chē)均重200噸，整個(gè)運行過(guò)程環(huán)境惡劣，且控制精度要求高，控制關(guān)系復雜。
熄焦車(chē)系統具體控制要求如下：
?。?）系統各電機作到無(wú)級調速，并實(shí)現軟起動(dòng)、軟停車(chē)。
?。?）熄焦車(chē)可在0～3m/s速度范圍內按工藝要求的任意速度行駛。在遠離目標位時(shí)高速行駛，在接近目標位時(shí)按預定曲線(xiàn)減速，自動(dòng)對位停車(chē)，定位精度為±10cm。
?。?）車(chē)載旋轉焦罐在接紅焦時(shí)，按工藝要求以10r／min速度旋轉。接焦完畢，按預定曲線(xiàn)減速，自動(dòng)對位停在工藝要求的指定角度。定位精度為±10cm。
?。?）系統能夠實(shí)現與其它相關(guān)設備間的聯(lián)鎖控制和各種信息傳輸。
3控制系統硬件配置
控制系統的硬件配置如圖1所示。
3．1系統主站
主站為西門(mén)子S7—300型PLC，其主要部件包括307—1EA00-0AA0型電源模塊、帶DP通訊接口的315—2AEO3—0AB0型CPU模塊、321-1FF01—0AA0型輸入模塊、322-1HH00-0AA0型輸出模塊。它負責在各預定周期內利用PROFmUS—DP網(wǎng)絡(luò )與從站進(jìn)行信息交換，將控制數據傳送到各個(gè)從站，并且讀取從站的狀態(tài)信息，實(shí)現系統復雜的過(guò)程及邏輯控制。如主站通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將控制命令和頻率給定值傳送給變頻器；讀取變頻器的啟停狀態(tài)、運行頻率、報警信息等信息，在主站中進(jìn)行處理。從圖1可以看出，PLC主站控制對象為三臺變頻器和一臺分布式I／O。
3．2系統從站
系統從站分為兩類(lèi)：一類(lèi)為變頻器，一類(lèi)為分布式I/O從站。
?。?）變頻器
系統的各變頻器方面作為系統從站響應來(lái)自主站的各種指令，同時(shí)實(shí)時(shí)返回電機運行狀態(tài)信息；另一方面，實(shí)現對與其相連電機的運行控制，使電機依據實(shí)際需要處在最佳工作狀態(tài)。這樣變頻器就在主站的控制下，根據負載運行情況恰當地設置加、減速時(shí)間等參數，實(shí)現設備的軟起動(dòng)、軟停車(chē)和準確定位等動(dòng)作。同時(shí)由于電機拖動(dòng)大慣性負載經(jīng)常需要進(jìn)行制動(dòng)或停機操作，系統還配備了制動(dòng)單元來(lái)協(xié)助變頻器控制電機運行。
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