Profibus—DP在板坯連鑄機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、ProfibusDP在板坯連鑄機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要：簡述了ProfibusDP總線技術(shù)和特點(diǎn)，以濟(jì)鋼三煉鋼板坯連鑄機(jī)自動(dòng)控制過程為例，介紹了由變頻器、S7300、400PLC和FactroyLink組成的基于Profibus-DP總線的控制系統(tǒng)，并介紹了該系統(tǒng)的特點(diǎn)及該系統(tǒng)中PLC與變頻器之間的通訊協(xié)議、參數(shù)設(shè)置和編程過程。關(guān)鍵詞:現(xiàn)場總線;板坯連鑄機(jī);ProfibusDP;變頻器ApplicationofProfibus-DPintheSlabCasterAutomationControlSystemAbstract：ThetechnologyandfeaturesofProfibus

2、-DParedesc摘要：簡述了ProfibusDP總線技術(shù)和特點(diǎn)，以濟(jì)鋼三煉鋼板坯連鑄機(jī)自動(dòng)控制過程為例，介紹了由變頻器、S7300、400PLC和FactroyLink組成的基于Profibus-DP總線的控制系統(tǒng)，并介紹了該系統(tǒng)的特點(diǎn)及該系統(tǒng)中PLC與變頻器之間的通訊協(xié)議、參數(shù)設(shè)置和編程過程。關(guān)鍵詞:現(xiàn)場總線;板坯連鑄機(jī);ProfibusDP;變頻器ApplicationofProfibus-DPintheSlabCasterAutomationControlSystemAbstract：ThetechnologyandfeaturesofProfibus-DParedescribedb

3、rieflyTheslabcasterautomationcontrolprocessofNo3steelmakingplantisforanexampletointroducetheProfibusDRwhichisbasedoncontrolsystemwiththefrequencyconverterS7300、400PLCandfactorylinkAndthecommunicationprinciple。parametersettingandprogrammingarediscussedKeywords：Fieldbus;Slabcaster;Profibus-DP;Inverte1

4、引言Profibus的應(yīng)用領(lǐng)域包括加工制造、過程和建筑自動(dòng)化，如今已成為國際化的開放式現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，即EN50170歐洲標(biāo)準(zhǔn)和IEC61158國際標(biāo)準(zhǔn)的一部分。并且，在2001年12月成為我國的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。Profibus由ProfibusFMS（FieldbusMessageSpecification），ProfibusPA（ProcessAutomation）和ProfibusDP（DistributivePeriphera1）3部分組成。其中，ProfibusDP具有高速傳輸、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)起來比較簡單，主要用于分散設(shè)備間的數(shù)據(jù)高速傳輸。該總線物理層采用RS485傳輸方式，傳輸速

5、率為96kbps12Mbps。一般用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備級間的開關(guān)量的通信。因而可滿足全數(shù)字交直流調(diào)速系統(tǒng)對于快速的時(shí)間響應(yīng)要求。目前80以上的Profibus應(yīng)用是基于ProfibusDP?；赑rofibusDP現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)與以前的集散型控制系統(tǒng)DCS相比，具有很多優(yōu)越性：（1）采用雙絞線、光纜或無線電方式傳送數(shù)字信號，從而大量削減現(xiàn)場儀表與控制室之間一對一連接的導(dǎo)線，節(jié)省安裝費(fèi)用，提高可靠性和抗干擾能力，增強(qiáng)控制精度，信息傳輸速率可達(dá)112Mbs，傳輸距離可達(dá)數(shù)公里。（2）由于采用了統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家的產(chǎn)品在硬件、軟件、通信、連接方式等方面互相兼容，使系統(tǒng)具有開放性，這

6、對用戶的操作、維修、擴(kuò)展都是十分有利的。（3）由于現(xiàn)場設(shè)備本身可完成自動(dòng)控制的基本功能，導(dǎo)致現(xiàn)場總線已構(gòu)成一種新的全分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。從根本上改變了現(xiàn)有DCS集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。許多控制功能從控制室移至現(xiàn)場儀表，大量過程檢測與控制的信息就地采集和處理，在新的技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)施就地控制，使過程控制基本分散到現(xiàn)場，而控制室內(nèi)的儀表裝置主要完成數(shù)據(jù)處理、監(jiān)督控制、優(yōu)化控制、協(xié)調(diào)控制和管理自動(dòng)化功能。（4）開放式系統(tǒng)，系統(tǒng)分層分級集成，設(shè)計(jì)靈活，網(wǎng)絡(luò)可采用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2ProfibusDP在濟(jì)鋼三煉鋼板坯連鑄機(jī)中的應(yīng)用濟(jì)鋼三煉鋼板坯連鑄機(jī)工程是濟(jì)鋼“

7、十五”發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目，板坯連鑄機(jī)電氣基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)是保證連鑄機(jī)正常生產(chǎn)的關(guān)鍵系統(tǒng)，相對其它系統(tǒng)而言，對于系統(tǒng)硬件的可靠性、穩(wěn)定性要求更高。其基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)配置，采用德國SIEMENS公司的S7系列產(chǎn)品組成儀控合一的基礎(chǔ)自動(dòng)化控制級，用于主PLC與從PLC之間的相互通訊，使之現(xiàn)場設(shè)備可正常運(yùn)行。PROFIBUS總線在板坯連鑄機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，在設(shè)備運(yùn)行過程中顯示出了它強(qiáng)大的穩(wěn)定性能和可靠性。作為ProfibusDP網(wǎng)的典型配置如圖1所示。PLC（SIMATICS7300或S7400系列）作為一級DP主站，主要包括CPLC（公共PLC）、S_PLC（鑄流PLC）、I_PLC（儀表PLC）、

8、R-PLC（輸出PLC）這4臺(tái)PLC作為一級主站，負(fù)責(zé)在預(yù)定的信息周期內(nèi)循環(huán)與從站交換信息，發(fā)送控制信息，讀取從站的狀態(tài)等。組態(tài)軟件FactroyLink作為二級DP主站，系統(tǒng)操與監(jiān)視等。MM440變頻器加上cB通訊板（Profibus通訊模塊）后作為從站，可帶這樣的從站32個(gè)，如果加上中繼器，最多可達(dá)127個(gè)從站。MM440是MICROMASTER4系列變頻器中的頂尖機(jī)型，而且有更加精確的控制性能，即含有MM420所具有的安裝簡便和用戶友好的優(yōu)勢，還具有快速的輸入響應(yīng)，優(yōu)化的矢量控制特點(diǎn)。另外由于內(nèi)置制動(dòng)單元，使變頻器在制動(dòng)和減速方面，具有優(yōu)良的功能品質(zhì)。3ProfibusDP數(shù)據(jù)通訊在變頻

9、器現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，ProfibusDP的通訊協(xié)議的信息幀分為協(xié)議頭、用戶數(shù)據(jù)和協(xié)議尾，用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被指定為參數(shù)過程數(shù)據(jù)對象（PPO），有的用戶數(shù)據(jù)帶有一參數(shù)區(qū)域和一過程數(shù)據(jù)區(qū)域，而有的用戶數(shù)據(jù)僅由過程數(shù)據(jù)組成。變頻傳動(dòng)概要定義了五種PPO類型，如圖2所示。MICROMASTER4僅支持PPO型1和型3。參數(shù)值PKW是變頻器運(yùn)行要定義的一些功能碼，如最大頻率、基本頻率、加減速時(shí)間等。過程數(shù)據(jù)PZD用來傳輸控制字和設(shè)定值（主-變頻器）或狀態(tài)字和實(shí)際值（變頻器-主）等輸入輸出的數(shù)據(jù)值。MICROMASTER4系列變頻器與SIMATICS7300通訊，必須完成下列變頻器功能碼的設(shè)置：P918（Pr

10、ofibus地址）設(shè)定值可以是1一125，P1000（頻率設(shè)定值的選擇）=6（CB通訊板），P204100（CB參數(shù)）=3（PP03），P2040（CB停止報(bào)文時(shí)間）0，P0927（修改參數(shù)的途徑）=1（COMMS模板），P700（選擇命令源）：6（ProfibusFieldbus通訊鏈路的現(xiàn)場總線）。采用SIMATICS7300系列的CPU3152DP作為DP主站，CPU3152DP系統(tǒng)本身具有ProfibusDP接口，無需另外的通訊接口單元。在編程軟件STEP7中完成硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，為變頻器分配網(wǎng)絡(luò)地址，該地址必須與變頻器CB板中設(shè)置的相同，在組織塊OB中選用SFC14“DPRDDAT”、SFC15“DPWRDAT”系統(tǒng)功能塊向變頻器的CB模塊接收發(fā)送過程數(shù)據(jù)，如圖3所示。要注意的是MICROMASTER4系列變頻器與以前的MICROMASTER3系列變頻器的控制字是不同的。工業(yè)組態(tài)軟件FactroyLink提供各種PLC的驅(qū)動(dòng)程序，本文實(shí)例要建一個(gè)ProfibusDP的二級主站，所以選擇支持s7協(xié)議的通訊驅(qū)動(dòng)程序SIMATICs7ProtocolSuite，在其中的“PROFIBUS”下連接一臺(tái)s7300，設(shè)置參數(shù)必須與PLC中的設(shè)置相同。通過以上步驟，即完成了對整個(gè)變頻器控制系統(tǒng)ProfibusDP網(wǎng)的組態(tài)與通訊。4結(jié)束語現(xiàn)場總線技術(shù)（FCS