摘要：針對寶山鋼鐵股份有限公司不銹鋼分公司煉鋼廠運輸臺車控制系統(tǒng)，介紹了S7-300/400系列PLC和6SE7系列變頻器之間的通信。通過改善變頻器運行環(huán)境存在的較高電磁干擾，例如電爐區(qū)域和變頻器運行本身發(fā)出的電磁干擾，以及解決布線和接地存在的問題，確保了通信的暢通和穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：運輸臺車；PLC；變頻器；通信

寶山鋼鐵股份有限公司不銹鋼分公司煉鋼廠不銹鋼生產(chǎn)線所有運輸臺車于2004年4月18 日與生產(chǎn)線同步投入運行。它在工序不同位置實現(xiàn)不同功能，在爐子出鋼位置，承接鋼水；在測溫取樣位置，實施測溫取樣；在烘烤位置，實施鋼包在線烘烤；在行車起吊位置，實現(xiàn)上下工序之間的鋼水運輸以及空包的擺渡。由于鋼包內(nèi)裝載的是熔融的高溫鋼水，因此要求臺車運行穩(wěn)定，起、停平穩(wěn)。運輸臺車的電機驅(qū)動采用西門子6SE7 系列變頻器，基礎(chǔ)自動化采用S7-300/400PLC，變頻器與PLC 之間通過Profibus-DP總線進(jìn)行通信。

1 系統(tǒng)配置

基礎(chǔ)自動化級（L1）由脫磷控制系統(tǒng)、EAF（電弧爐）控制系統(tǒng)、AOD（氬氧脫碳轉(zhuǎn)爐）控制系統(tǒng)、VOD（真空氧氣脫碳爐）控制系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)配置如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)配置 Fig 1 System configuration

a—脫磷PLC ；b—電弧爐PLC；c—氬氧脫碳轉(zhuǎn)爐PLC；d—真空脫碳爐PLC；1，2—脫磷1#，2# 鋼包運輸臺車；3，4—脫磷1#，2#渣包運輸臺車；5—電弧爐鋼包運輸臺車；6—電弧爐空包運輸臺車；7—氬氧脫碳轉(zhuǎn)爐鋼包運輸臺車；8—氬氧脫碳轉(zhuǎn)爐渣包運輸臺車；9—真空脫碳爐鋼包運輸臺車 系統(tǒng)通過100Mb/s 工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)各單元PLC之間以及PLC與操作站服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換，向下（LO）通過Profibus-DP總線與變頻器通信。PLC與變頻器的通信采用CPU416-2DP自帶的Profibus-DP接口或CP443-5Ext板通信接口來實現(xiàn)，在適配盒內(nèi)增加CBP/CBP2通信板建立變頻器與PLC 的通信。

2 PLC與變頻器的數(shù)據(jù)交換

硬件配置時為每臺PLC 和變頻器分配一個相應(yīng)的Profibus-DP總線地址。在變頻器參數(shù)設(shè)置時，對硬件配置的變頻器地址號進(jìn)行設(shè)定。在PLC應(yīng)用程序中，定義參數(shù)標(biāo)識符值地址和過程數(shù)據(jù)地址。參數(shù)標(biāo)識符值包括參數(shù)標(biāo)識符、索引IND、參數(shù)值；過程數(shù)據(jù)包括控制字、設(shè)定值、狀態(tài)字、實際值。PLC通過Profibus-DP總線發(fā)出控制字和設(shè)定值，經(jīng)參數(shù)標(biāo)識符值地址口送給變頻器；變頻器通過Profibus-DP總線傳回變頻器狀態(tài)字和實際值，經(jīng)參數(shù)標(biāo)識符值地址口被PLC搜集。

參數(shù)標(biāo)識符值和過程數(shù)據(jù)稱為可用數(shù)據(jù)。使用過程數(shù)據(jù)區(qū)實現(xiàn)控制字和設(shè)定值（任務(wù)主站）或狀態(tài)字和實際值（響應(yīng)主站）的傳輸。只有控制字、設(shè)定值、狀態(tài)字、實際值依照過程數(shù)據(jù)連接所規(guī)定的路徑時，該過程數(shù)據(jù)的傳輸才有效。

過程數(shù)據(jù)軟連接，只有在使用的控制字、設(shè)定值、狀態(tài)字和實際值已經(jīng)邏輯連接到雙口RAM接口時才起作用，收到的過程數(shù)據(jù)被存儲在一個固定預(yù)定義的雙口RAM地址中。過程數(shù)據(jù)的軟連接采用BICO參數(shù)來實現(xiàn)，BICO參數(shù)是通過連接器或開關(guān)量連接器為實現(xiàn)功能的連接和觀察內(nèi)部信號而設(shè)立的干預(yù)點，利用BICO參數(shù)可以確定功能塊輸入信號源。

3 干擾問題的解決

由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣，在應(yīng)用中遇到一些問題，如運輸臺車變頻器運行時主PLC曾經(jīng)發(fā)生停機現(xiàn)象，嚴(yán)重時運輸臺車變頻器一旦運行，PLC立即進(jìn)入STOP狀態(tài)，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。另外運輸臺車變頻器運行時，也發(fā)生L1和L2的通信故障，PLC發(fā)給變頻器的ON/OFF指令經(jīng)常受到干擾，等等。

究其原因，一方面是變頻器的運行環(huán)境存在著較高的電磁干擾，例如電爐區(qū)域以及變頻器運行本身發(fā)出的電磁干擾；另一方面是布線和接地上存在問題。所以在變頻器安裝時要嚴(yán)格做好接地，注意以下幾點：

（1）確?？刂乒裰械乃性O(shè)備接地良好，應(yīng)該使用短、粗的接地線（最好使用扁平導(dǎo)體或金屬網(wǎng)，因其在高頻時阻抗較低），并連接到公共接地線上，接地電阻小于4Ω；

（2）布線時，電源線和控制電纜要分開，如控制線和電源線交叉時應(yīng)成90°布線；

（3）使用屏蔽導(dǎo)線或雙絞線連接控制電路時，確保未屏蔽之處盡可能短，條件可能時應(yīng)采用電纜套管；

（4）確?？刂乒裰械慕佑|器有滅弧功能，交流接觸器既可用R-C抑制器，也可用壓敏電阻抑制器，如果接觸器是通過變頻器的繼電器控制的，這一點很重要；

（5）用屏蔽和鎧裝電纜作為電動機接線時，要將屏蔽層兩端接地；

（6）特別注意在變頻器調(diào)換CUVC 中央控制板、通信板時，其接地線漏接或連接不緊，往往產(chǎn)生干擾使PLC無法正常工作。

有些干擾有時不一定能立即或徹底排除，例如有的運輸臺PLC發(fā)給變頻器的ON/OFF指令經(jīng)常受到干擾，針對這個問題我們將原來通過Profibus-DP傳送的信號，用硬接線的方法從變頻器的第7個輸入端接收PLC的POWER ON信號，有較好的效果。

4 結(jié)束語

寶鋼不銹鋼分公司運輸臺車PLC與變頻器采用Profibus-DP通信，大大減少了設(shè)備布線，并且為功能擴(kuò)充和改造提供了方便，經(jīng)過一段時間應(yīng)用，系統(tǒng)可靠、運行穩(wěn)定，能夠滿足煉鋼生產(chǎn)的需要。

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