摘 要： 系統(tǒng)介紹了PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線技術(shù)在南昌鋼鐵有限責(zé)任公司棒材廠自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。利用這一技術(shù)，將PIE與PIE ，PIE 與分布式I／O，PIE 與6RA70全數(shù)字直流傳動裝置連接起來，實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的控制。它對同類企業(yè)技術(shù)改造項目中應(yīng)用該技術(shù)有著借鑒作用。 關(guān)鍵詞： PROFIBUS—DP；現(xiàn)場總線；棒材生產(chǎn)線；應(yīng)用

Application of PROFIBUS——DP Site General Line Technology in Bar Production·-line

（Nanchang Iron and Steel Co．，Ltd．，Jiangxi Nanchang 330012，China） Abstract： The application of PROFIBUS—DP site general line technology in automatic control system at Nansteel bar plant is intro—duced．Using site general line technology，PIE and PIE ，PIE and distribution I／O，PIE and 6RA70 device of total number D．C．driving arelinked-up．a(chǎn)nd fast and aecurate control is achived．Meanwkile，it Can provide reference to the same enterprise． Key Words： PROFIBUS— DP；site general line；bar production-line；application 1 概述 　　現(xiàn)場總線技術(shù)是當(dāng)今世界各國都在關(guān)注的熱點課題，以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的全數(shù)字控制系統(tǒng)將成為2l世紀(jì)自動化控制系統(tǒng)的主流。何謂現(xiàn)場總線?根據(jù)國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場總線基金會的定義，現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。遵循ISO的OSI（Open System Interconnection）開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型的全部或部分通訊協(xié)議。開放性、分散性、低成本是現(xiàn)場總線最顯著的基本特征．它的出現(xiàn)將使傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)產(chǎn)生重大變革。 　　南昌鋼鐵有限責(zé)任公司（南鋼公司）全連軋棒材生產(chǎn)線是馬鞍山鋼鐵設(shè)計研究院負(fù)責(zé)總體設(shè)計的一條全國產(chǎn)化的棒材生產(chǎn)線，其自動控制系統(tǒng)就采用了西門子的過程現(xiàn)場總線PROFIBUS（Process Field．bus）網(wǎng)絡(luò)，在硬件配置、軟件編程上充分應(yīng)用了PROFIBUS的資源實現(xiàn)了工控機、PLC、遠程I／O、直流調(diào)速裝置、交流變頻裝置及現(xiàn)場智能儀表的通信連接，實現(xiàn)了真正意義上的“三電一體”，是南鋼 司目前最先進的自動控制系統(tǒng)。 　　PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線既簡單，又便宜，并且有較高數(shù)據(jù)傳送速度，采用RS485傳輸技術(shù)，其傳輸速度可在9．6 kb～12 Mb范圍內(nèi)選擇，傳輸介質(zhì)為雙絞線或光纜，傳輸距離為1 200～100 In（取決于傳輸速度）。當(dāng)總線啟動時．所有連到總線上的裝置應(yīng)該被設(shè)成相同的速度，總線按令牌方法進行存取，即在一個邏輯環(huán)中，主站取得了在一個確定時間窗口的發(fā)送資格，在這個時間窗口內(nèi)，主站與其他主站或與下一級主一從過程中的從站進行通訊。 [b]2 控制系統(tǒng)的組成及硬件配置 2．1 組成[/b] 　　根據(jù)工藝流程，全廠自動控制系統(tǒng)分為兩級：過程控制級和設(shè)備控制級。過程控制級負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和過程監(jiān)控，設(shè)備控制級則對軋線上所有傳動設(shè)備分區(qū)進行控制。 　　由5臺 一400 PLC和4臺工控機通過高傳輸速度的以太網(wǎng)構(gòu)成了本系統(tǒng)的過程控制級。每臺PLC下設(shè)若干ET200M遠程I／O站及西門子變流傳動裝置，它們之間通過PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)進行通信，構(gòu)成了本系統(tǒng)的設(shè)備控制級。整個自控系統(tǒng)共有4條PROFIBUS—DP網(wǎng)線，分別對應(yīng)于1— 4號PLC。見圖1。 2．2 配置 PLC：西門子 一400系列，其中1號、5號PLC的CPU選用414—3 DP；2號PLC的CPU選用416—2 DP；3號、4號PLC的CPU選用414—2 DP； 　　監(jiān)控站：研華工控機Intel pentium ll 450 MHz； 　　彩色顯示器：48 cm，SVGA； 　　監(jiān)控軟件：winCC V4．0以上軟件包。 3 主站 　　用于主站的PLC全部使用西門子S 一：400系列，該型PLC的CPU數(shù)字處理能力強，帶有內(nèi)部集成的PROFIBUS—DP接口，其特點是組態(tài)靈活，速度快，操作簡潔。整個系統(tǒng)用了5臺PLC，1 4號PLC作為4個主站，對應(yīng)了4條PROFIBUS—DP網(wǎng)線，5號PLC用于加熱爐自動化儀表的控制與檢測。1號PLC完成在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下，加熱區(qū)設(shè)備及液壓站的順序控制；2號PLC完成在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下軋制區(qū)設(shè)備及軋機的順序控制和閉環(huán)控制（主要有1～6號活套控制、1～18號軋機速度級聯(lián)控制、速度補償超前控制等）；3號PLC完成在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下1～3號飛剪及剪前變頻輥道的順序控制和閉環(huán)控制；4號PLC完成在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下冷床區(qū)和精整區(qū)設(shè)備的順序控制。 4 ET200M從站 　　ET200M是一種應(yīng)用S1—300模塊系列的模塊化分布式的I／O裝置，它通過接口模塊IM153與PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線相連。本系統(tǒng)用屏蔽雙紋線分別將主站CPU的DP接口與各自控制區(qū)域內(nèi)所有ET200M從站DP接口依次串接，在S7一40O硬件配置時。用STEP7軟件為主站和從站分配總線地址。本系統(tǒng)中，4個主站的DP地址都是2。 　　本系統(tǒng)中，1號PLC主站有l(wèi)2個ET200M從站，分別控制了1CS，2CS，8CS、推鋼機液壓站、出鋼機液壓站、粗軋、中軋、精軋、軋機液壓站和MCC（一）（低壓配電柜）的I／O點，這些從站的DP地址為3～14；2號PLC主站有一個ET200M從站，控制了3CS上l～ 18號軋機操作的I／O點，其DP地址為3；3號PLC主站也只有一個ET200M從站，控制了3CS上1～3號飛剪操作的I／O點，其DP地址為3；4號PLC主站有7個ET200M 從站，分別控制了4CS，5CS，6CS，7AOC、冷床液壓站、精整液壓站和MCC（二）的I／O點，其DP地址為3～9。每個ET200M從站可擴展8塊S7一300 I／O模塊，在硬件配置時，STEP7為各個I／O模塊分配了輸入、輸出地址，而且從站上的I／O模塊地址與主站機架上的I／O模塊地址具有相同的意義，編程時無須考慮輸入、輸出點是在主站上還是在從站上，因而ET200M從站分散了主站PLC上的輸入、輸出點，減少了主站基槽上的I／O模塊。因為ET200M從站可以安裝在現(xiàn)場、操作臺等處，所以節(jié)省了大量的電纜，同時也提高了整個系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。 5 直流調(diào)速系統(tǒng)6RA70從站 　　本系統(tǒng)共有27臺6RA70系列直流調(diào)速裝置，分別控制了出鋼機、1 18號主軋機、1～3號飛剪、夾送輥、冷床、冷床移送鏈、冷床升降鏈、3號精整運輸鏈的直流電機。每臺6RA70直流調(diào)速裝置通過CBP通訊模板掛接在PROFIBUS—DP網(wǎng)上，作為從站，受S1—400 PLC主站的控制，數(shù)據(jù)在PROFIBUS—DP網(wǎng)上實現(xiàn)主站和從站之間的快速、精確傳輸。 　　PLC通過CBP訪問6RA70從站的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為參數(shù)過程對象PPO（Parameter Precess data Object）形式，有5種類型PPO：無參數(shù)，而過程數(shù)據(jù)為2個字或6個字（PPO3和PPO4）；有參數(shù)，且過程數(shù)據(jù)為2個、6個或10個字（PPO1，PPO2和PPO5）。硬件配置時可以用STEP7軟件根據(jù)系統(tǒng)在PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型、數(shù)量選擇適當(dāng)?shù)腜PO類型。本系統(tǒng)中，1號PLC主站對應(yīng)的1號PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線將6RA70從站網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)置為PPO3方式；2號、4號PLC主站分別對應(yīng)的2號、4號PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線將6RA70從站網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)置為PPO4方式；3號PLC主站對應(yīng)的3號PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線將6RA70從站網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)置為PPO1方式。 6 結(jié)語 　　綜上所述，南鋼公司棒材廠生產(chǎn)線自控系統(tǒng)充分運用現(xiàn)場總線及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將PLC與PLC，PLC與分布式I／O從站、PLC與6RA70全數(shù)字直流傳動裝置連接起來，實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的控制，在南鋼公司的自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用史上是首次。隨著現(xiàn)場總線及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展、普及，這一技術(shù)將會更加廣泛、深入應(yīng)用于南鋼公司其它生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)，使企業(yè)自動控制水平邁上新臺階。