PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線在高速線材自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.doc

1、PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線在高速線材自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用一、應(yīng)用背景攀鋼線材廠本次 提質(zhì)降耗、擴(kuò)大品種規(guī)模 技術(shù)改造是在原來(lái)的只有精軋機(jī)組、夾送輥、吐絲機(jī)設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加兩架預(yù)精軋機(jī)組和啟停式飛剪，將把預(yù)精軋機(jī)組、飛剪、精軋機(jī)組、夾送輥、吐絲機(jī)的模擬傳動(dòng)改為數(shù)字傳動(dòng)，應(yīng)用 ABB 公司的 DCS500直流數(shù)字裝置； 同時(shí)將原來(lái)的繼電器邏輯控制應(yīng)用SIEMENS公司的 S7-400 PLC來(lái)代替。組成為線材軋機(jī)的基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)還有操作監(jiān)控站，應(yīng)用 SIEMENS公司的 WINCC管理應(yīng)用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)； 工業(yè)以太網(wǎng)即H1 網(wǎng)，連接監(jiān)控操作站和PLC；工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus-DP，建立 DCS

2、500和遠(yuǎn)程操作單元ET200M 與 PLC的通訊。自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)可分為三層，即數(shù)字傳動(dòng)部分、PLC控制部分和監(jiān)控操作站部分。數(shù)字傳動(dòng)部分應(yīng)用ABB 公司的 DCS500直流數(shù)字裝置， 處理預(yù)精軋機(jī)1 組、2 組、飛剪、精軋機(jī) 1/2 架、夾送輥、吐絲機(jī)的運(yùn)行。PLC控制部分應(yīng)用S7-400 型 PLC， CPU為 CPU414-2DP，處理全線的生產(chǎn)控制，完成系統(tǒng)功能手網(wǎng)絡(luò)的信息交換。監(jiān)控操作站部分應(yīng)用 WINCC 監(jiān)控軟件，有 A、B 兩線操作站兼監(jiān)控站和電氣室監(jiān)控站，處理軋制規(guī)程作業(yè)表的生成、全線操作、事故監(jiān)控報(bào)警、生產(chǎn)記錄和報(bào)表等任務(wù)。二、采用 PROFIBUS的原因PRO

3、FIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是隨全數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展而產(chǎn)生的，由德國(guó)組織開(kāi)發(fā)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)-PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)（ DIN19254）。PROFIBUS是近年來(lái)國(guó)際上最為流行的現(xiàn)場(chǎng)總線，也是目前數(shù)據(jù)傳輸率最快的一種現(xiàn)場(chǎng)總線（傳輸率可達(dá) 12M 波特），因此在很多領(lǐng)域內(nèi)有廣泛地應(yīng)用。通過(guò)本年度的北京國(guó)際機(jī)電一體化設(shè)備展覽會(huì)可看到PROFIBUS總線蓬勃發(fā)展的生命力。根據(jù)VentureDevelopmen Corp. （VDC）的最新研究報(bào)告，PROFIBUS所占的市場(chǎng)份額最大，也是發(fā)展最快的現(xiàn)場(chǎng)總線。PROFIBUS的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是以ISO頒布的 OSI 標(biāo)準(zhǔn)七層參考模型為基礎(chǔ)的，只是對(duì)第

4、三層到第六層進(jìn)行簡(jiǎn)化，因此可以說(shuō)它的標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性強(qiáng)。此外它的三種模塊（和PA）又可以適應(yīng)不同的應(yīng)用對(duì)象和通信速率方面的要求，開(kāi)放性也好。PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線基于令牌協(xié)議加主從總線的介質(zhì)存取方式，主站以主從方式與從站通訊，各主站之間由令牌協(xié)議決定總線控制權(quán)。站點(diǎn)數(shù)可達(dá)127 個(gè)。正是基于 PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)上的成熟和開(kāi)放性， 以及實(shí)際應(yīng)用后的經(jīng)濟(jì)效果， 因此我們?cè)谧詣?dòng)化控制系統(tǒng)中采用了它。三、 Profibus-DP 組態(tài)說(shuō)明在以上的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中， PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用在直流數(shù)字傳動(dòng)裝置 DCS500、遠(yuǎn)程操作單元 ET200M 與 S7-400PLC之間的通訊上。

5、1、硬件組態(tài)Profibus-DP 總線共有 9 個(gè)站，分別是S7-400PLC作為 Master ，站號(hào)設(shè)定： 2；其余均為Slave，它們有遠(yuǎn)程操作接口單元ET200M，站號(hào)設(shè)定： 3；預(yù)精軋機(jī)1 組數(shù)字傳動(dòng)裝置DCS500，站號(hào)設(shè)定： 4；預(yù)精軋機(jī)2 組數(shù)字傳動(dòng)裝置DCS500，站號(hào)設(shè)定： 5；精軋機(jī) 1 架數(shù)字傳動(dòng)裝置DCS500，站號(hào)設(shè)定： 6；精軋機(jī) 2 架數(shù)字傳動(dòng)裝置DCS500，站號(hào)設(shè)定： 7；飛剪數(shù)字傳動(dòng)裝置DCS500，站號(hào)設(shè)定： 8；夾送輥數(shù)字傳動(dòng)裝置DCS500，站號(hào)設(shè)定： 9；吐絲機(jī)數(shù)字傳動(dòng)裝置 DCS500，站號(hào)設(shè)定： 10。主站上應(yīng)用 S7-400PLC的 CPU

6、414-2DP， BUS 終端器設(shè)定為 ON。從站中 DCS500設(shè)備應(yīng)用 PROFIBUS適配模件 NPBA-02，BUS終端器設(shè)定為 OFF，ET200M的 BUS終端器設(shè)定為 ON。 BUS終端器設(shè)定一定要正確，即 BUS兩端為 ON，中間接點(diǎn)為 OFF。通訊距離約為 500M 。Profibus-DP 的布線要嚴(yán)格按照適配模件的說(shuō)明來(lái)接線，通訊電纜最好用西門(mén)子公司的專用DP 電纜或屏蔽雙絞兩芯電纜。屏蔽層的接線一定要保證單端接地，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)總線的抑制干擾技術(shù)可以保證系統(tǒng)通訊的正常運(yùn)行。2、軟件組態(tài)系統(tǒng)的組成如果不是一家公司的設(shè)備和材料，則為了確保參數(shù)匹配正確，各公司均提供有Profi

7、Drive的定義程序來(lái)匹配Profibus 的組態(tài)。在 Master 站 S7-400PLC上，要對(duì) DP 進(jìn)行組態(tài)，通過(guò) STEP7軟件包結(jié)合 ProfiDrive 的定義程序來(lái)進(jìn)行。組態(tài)的關(guān)鍵是正確地選擇 Profibus-DP 的方式， 即 PPO的類型。 在該系統(tǒng)中為 PPO-2 型，通訊字有十個(gè)數(shù)據(jù)字。由于線路的長(zhǎng)度，約為 500M ，故通訊速率選擇為 500KB/S，根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用效果看，該速率滿足系統(tǒng)的信號(hào)交換要求。在 Slave 站 DCS500上，同樣要正確地組態(tài)通訊參數(shù)。 從站的接口適配模件為 NPBA-02，在驅(qū)動(dòng)和 NPBA-02之間建立聯(lián)系，即PLC與 DCS500之

8、間建立通訊，有八個(gè)組態(tài)參數(shù)必須組態(tài)，見(jiàn)下表：（詳細(xì)說(shuō)明參閱相關(guān)的參考手冊(cè)）參數(shù)號(hào)參數(shù)名稱本系統(tǒng)組態(tài)設(shè)定模件型號(hào)1/NPBAProfibus 方式2/DP-PPO2從站號(hào)N(4-10)波特率選擇6/AUTO參數(shù)號(hào)參數(shù)名稱本系統(tǒng)組態(tài)設(shè)定DATA SETS號(hào)2/4個(gè)信息通訊字DATA SETS偏移量0通訊切斷時(shí)間ms30通訊PTOFILE0/ABB DRIVES經(jīng)過(guò)上述兩方面軟硬件的正確組態(tài)后，Profibus-DP 總線就建立起來(lái)了。四、軟件要作的工作Profibus-DP 總線經(jīng)過(guò)軟硬件的組態(tài)建立起來(lái)后，Master 和 Slave 之間的信息交換還必須在主/ 從站內(nèi)部來(lái)規(guī)定，即在雙方要用軟件來(lái)

9、定義其傳輸信息的內(nèi)容。在我們的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，Master 站應(yīng)用了 8 個(gè)字來(lái)記錄所有的交換信號(hào)，包含DI12 點(diǎn)， DO6 點(diǎn)，AI3 點(diǎn)，AO1 點(diǎn)。應(yīng)用 STEP7內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)功能塊 SFC14-DPRD DAT和 SFC15-DPWR DAT來(lái)接收和發(fā)送 DP 上的信號(hào)。 Slave 站同樣用相應(yīng)的 8 個(gè)字來(lái)對(duì)應(yīng) Master 站，即由主 從應(yīng)用 4 個(gè)字和由從 主應(yīng)用 4 個(gè)字。五、使用情況在攀鋼高速線材軋機(jī)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，應(yīng)用PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線取得了很好地運(yùn)行效果。1、 Profibus-DP 總線滿足了對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)功能的各項(xiàng)要求。2、運(yùn)行費(fèi)用和能耗均有顯著的節(jié)省，可達(dá)到20%，并且使用合理。3、由于省除了大量的電纜、橋架、管路等材料，故投資可大大的減少。4、大大的降低了運(yùn)行勞動(dòng)強(qiáng)度，維護(hù)簡(jiǎn)單，維護(hù)量小。耗材少。六、設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試體會(huì)在本次自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試過(guò)程中，裝過(guò)程中，要注意以下幾點(diǎn)：Profibus-DP 的應(yīng)用無(wú)疑是正確的，只是在現(xiàn)場(chǎng)安1、現(xiàn)場(chǎng)安裝條件與原始設(shè)計(jì)