基于Profibus-DP現場(chǎng)總線(xiàn)的板坯傳動(dòng)系統的應用

1、前言

隨著(zhù)微處理器的技術(shù)發(fā)展和廣泛的應用，原來(lái)由主控計算機完成的一些任務(wù)被分散到了控制對象當中，出現了智能化設備。智能化設備實(shí)現了信息采集、顯示、處理、傳輸以及優(yōu)化控制等功能與一身。二是計算機在速率、穩定性、可靠性等性能的不斷提高，為主控計算機與設備之間高速度的、高精度的、高穩定性的、高可靠性的及其便利的操作性和維護性帶來(lái)可能，從而催生了現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。如今以數字信號為傳輸特征的分布式控制系統（DCS，DistributedControlSystem分布式控制系統）代替以模擬信號為傳輸特征的集中控制系統已是大勢所趨。

雖然現場(chǎng)總線(xiàn)發(fā)展至今已有二十多年的歷史，但尚未形成統一的標準。絕大部分市場(chǎng)仍由幾大知名廠(chǎng)商占據。其中PROFIBUS以Siemens公司為主要支持者，并成立了WorldFIP國際用戶(hù)組織。本文就是以西門(mén)子公司plc及變頻器為相關(guān)設備的現場(chǎng)總線(xiàn)應用。

2、Profibus-dp結構與技術(shù)特點(diǎn)

Profibus是一種成熟的有著(zhù)廣泛客戶(hù)支持的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，業(yè)也成為德國國家標準DIN19425和歐洲標準EN50170，廣泛的應用于制造業(yè)自動(dòng)化控制，過(guò)程控制，樓宇自動(dòng)化，交通，發(fā)電與輸配電等領(lǐng)域。

Profibus是以ISO7498為基礎，以開(kāi)放式系統互連網(wǎng)絡(luò )OSI（opensysteminterconnection）作為參考模型，定義了物理傳輸特性，總線(xiàn)存取協(xié)議和應用功能。由于只采用物理層，數據鏈路層DDLM，和應用層，所以成就了它的高速性和經(jīng)濟性。Profibus由三個(gè)族系構成，profibus-DP（Decentralizedperiphery分布I/O系統），Profibus-PA（Processautomation現場(chǎng)總線(xiàn)信息規范），Profibus–FMS（FieldbusMessageSpecification，過(guò)程自動(dòng)化）。Profibus-PA專(zhuān)為過(guò)程控制而設計。Profibus-FMS應用與車(chē)間級監控網(wǎng)絡(luò )，是一個(gè)令牌結構實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò )。而本系統采用的Profibus-DP是一種高效的，經(jīng)濟的，用于控制系統與分散式IO設備之間的通訊。使用Profibus-DP模塊取代24伏或4-20毫安的串聯(lián)式信號傳輸。直接數據鏈路層DDLM提供的用戶(hù)接口，使得對數據鏈路層的存取簡(jiǎn)單方便，是一種優(yōu)化了的設計。傳輸介質(zhì)可以采用RS-485傳輸通訊電纜或光纖，出于鋼鐵公司現場(chǎng)環(huán)境和工藝對數據速率的要求及經(jīng)濟考慮，本系統采用的是RS-485電纜。

3、傳動(dòng)系統介紹及構成

本系統是邯鋼連鑄連軋廠(chǎng)熱板坯生產(chǎn)線(xiàn)系統的一部分，隸屬加熱爐系統。連鑄連軋薄板坯生產(chǎn)線(xiàn)系統主要由四個(gè)重要區域組成，連鑄區，加熱爐區，軋制區，卷曲區。加熱爐區負責兩相任務(wù)，一是把連鑄出來(lái)的坯子加熱到工藝要求的相應溫度，這項任務(wù)由溫度控制系統完成；二是把熱板坯傳送進(jìn)入軋機并相應達到軋機要求的入口速度，此項任務(wù)由傳動(dòng)系統來(lái)完成。傳動(dòng)系統要接受兩個(gè)接口的信息來(lái)確定所采取的動(dòng)作，一是連鑄機要詢(xún)問(wèn)加熱爐內坯子的占有情況并做出相應處理；二是當軋機需要坯子時(shí)，需要詢(xún)問(wèn)加熱爐坯子所在的位置，加熱爐作出回應，加速或減速輥道電機。坯子的位置通過(guò)系統計算和光電管檢測修正來(lái)確立。系統基本原理流程如圖1：

4、網(wǎng)絡(luò )硬件及組態(tài)

系統由S7416-2D接IM467接口模板作為Profibus-DP的主站，接CBP模板的mm440作為Profibus的從站，PG（編程器）/PC以網(wǎng)卡cp5611，S7416-2DP以MPI接口互連與MPI網(wǎng)絡(luò )，PG得以訪(fǎng)問(wèn)S7416-2DP，修改，監視變量。S7416-2DP以CP433-1通訊網(wǎng)卡，HMI計算機以網(wǎng)卡cp1613互連與工業(yè)以態(tài)網(wǎng)絡(luò )。PLC通過(guò)IM467接口模板接Profibus通訊電纜RS485，終端通過(guò)連接器與變頻器的CBP模板連接，構成現場(chǎng)總線(xiàn)傳動(dòng)控制系統。S7416-dp通過(guò)Profibus-DP協(xié)議發(fā)送控制字給變頻器和讀取變頻器的狀態(tài)，以實(shí)現對三相異步電動(dòng)機的控制與狀態(tài)的讀取。網(wǎng)絡(luò )結構如圖2：其中Temp-control為溫度控制系統PLC。

組態(tài)由軟件step7來(lái)完成，在SIMATICMANAGER建立項目，插入主站s7400，在HWconfig進(jìn)行組態(tài)，按照定貨號和硬件安裝順序依次插入機架，電源，cpu，接口模塊等。為IM467建立新的Profibus網(wǎng)絡(luò )，添加變頻器，選擇PPO類(lèi)型，設置IM467為DP主站，變頻器為DP從站，在相關(guān)屬性中設置地址。組態(tài)如圖3：