PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線在熱連軋控制系統(tǒng)中的應用

邢建輝，張志勇，申世超

（德龍鋼鐵有限公司，河北 邢臺 054000）

0 前言

德龍鋼鐵850mm熱連軋廠建于2003年，2003年底正式投產(chǎn)。這條熱連軋生產(chǎn)線上的工藝設備先進、自動化程度高。德龍850mm熱連軋生產(chǎn)線采用了PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線技術，由多個廠家產(chǎn)品組成了PROFIBUS-DP網(wǎng)，以PLC為主站，各變頻器、變流器、S7-200等為從站，使用屏蔽雙絞線為通信介質(zhì)，構成了基礎自動化級的通信網(wǎng)絡，其中PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線技術為熱連軋基礎自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡穩(wěn)定高速運行提供了保障。

1 PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線的概述

PROFIBUS是Process Field Bus的簡稱。DP是Decentralized Periphery（分布式外部設備）的縮寫。PROFIBUS-DP是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統(tǒng)與分散式I／O的通信。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息?？偩€循環(huán)時間必須要比主站 （PLC）程序循環(huán)時間短。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，PROFIBUS-DP還提供智能化現(xiàn)場設備所需的非周期性通信以進行組態(tài)、診斷和報警處理。［1］

PROFIBUS-DP的基本特性為：

（1）傳輸技術：RS－485雙絞線；雙線電纜或光纜；波特率從9.6Kbit／s到12Mbit／s。

（2）總線存取：各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主－從傳送。支持單主或多主系統(tǒng)?？偩€上最站點 （主－從設備）數(shù)為126。

（3）通信：點對點 （用戶數(shù)據(jù)傳送）或廣播 （控制指令）。循環(huán)主－從用戶數(shù)據(jù)傳送和非循環(huán)主－主數(shù)據(jù)傳送?？刂浦噶钤试S輸入和輸出同步。

（4）可靠性和保護機制：所有信息的傳輸按海明距離HD＝4進行。DP從站帶看門狗定時器，對DP從站的輸入／輸出進行存取保護。DP主站上帶可變定時器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視。

（5）設備類型：第二類DP主站 （DPM2）是可進行編程、組態(tài)、診斷的設備。第一類DP主站（DPM1）是中央可編程控制器，如PLC、PC等。DP從站是帶二進制值或模擬量輸入輸出的驅(qū)動器、閥門等。

2 熱連軋生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)的配置

德龍850mm熱連軋生產(chǎn)線自動化系統(tǒng)由基礎自動化級和傳動控制級組成?；A自動化級由10個控制站組成 （包括加熱爐燃燒控制器）?？刂葡到y(tǒng)擬采用美國GE公司的PLC產(chǎn)品GE90-70或90-30控制器及專用液壓控制器，其中粗軋區(qū)與精軋區(qū)及卷取區(qū)主控制器采用了GE公司的PLC90-70系列，爐區(qū)、高壓水、精軋區(qū)的飛剪和換輥控制器采用了PLC90-30系列。各個控制器通過以太網(wǎng)與HMI進行數(shù)據(jù)交換。各控制器通過PROFIBUS-DP網(wǎng)同主傳動控制設備相連接，通過GENIUS網(wǎng)同遠程I／O相連接，大大減少現(xiàn)場接線和本地I／O模板，形成分布式的控制系統(tǒng)。生產(chǎn)線配套的各液壓、潤滑系統(tǒng)分別配置了一套VersaMax PLC系列，通過DP通訊接口模塊與PROFIBUS-DP網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)連接，由主PLC實現(xiàn)對液壓和潤滑系統(tǒng)的實時監(jiān)控。［2］傳動控制級的主傳動直流調(diào)速采用了意大利西威公司生產(chǎn)的TPD32系列，輔傳動交流調(diào)速采用了日本安川變頻器616F7系列，分別由各自的DP網(wǎng)卡通過PROFIBUS-DP網(wǎng)與控制器通訊。其中各控制器通過交換機組成局域網(wǎng)，通信介質(zhì)近距離采用雙絞線，遠距離采用光纖，PROFIBUS-DP網(wǎng)的通信介質(zhì)采用工業(yè)屏蔽雙絞線。

3 熱連軋PROFIBUS-DP網(wǎng)絡配置

在德龍850mm熱連軋自動化控制系統(tǒng)中，粗軋區(qū)、精軋區(qū)、卷取區(qū)都有以5136-PFB-VME做主站組成的PROFIBUS-DP網(wǎng)，其網(wǎng)絡構成如下圖：

圖1 PROFIBUS-DP網(wǎng)

GE Fanuc系列PACSystems90-70支持的PROFIBUS-DP網(wǎng)，主／從模塊是5136-PFB-VME。它作為標準的VME模塊，可以插在PAC70系列90-70PLC的中央機架上，并被其編程軟件組態(tài)為 “3rd Party VME”。該接口卡使用256K字節(jié)的標準內(nèi)存和1K字節(jié)短I／O存儲區(qū)。根據(jù)PROFIBUS-DP的工作原理，DP主站應知道網(wǎng)絡上所有從站的詳細信息，利用SST Profibus Configuration軟件包可以生成這些組態(tài)信息并存盤為二進制文件 （＊.bss）。該組態(tài)信息文件可從5136-PFB-VME的串行口下載給模塊，該接口卡最多可支持96個DP從站 （如站數(shù)超過32，需中繼器）。從站變頻器的SI-P1網(wǎng)板配置成1塊16個字I／O類型的模板，變流器TPD32SBI-PDP-32網(wǎng)板配置成兩塊8字節(jié)I／O類型的模板，其中各從站的GSD文件需要從各廠家自帶的文件中導入SST Profibus Configuration軟件包。注意終端電阻的位置，兩頭末端位置的終端電阻處在ON的位置，其他的均位于OFF位，同時注意波特率設置不對引起的通訊故障。

圖2 SST軟件配置DP網(wǎng)

其中主站5136-PFB-VME接口卡占用VME總線1K字節(jié)的短地址區(qū)間，這塊內(nèi)存區(qū)間可被90-70 CPU中的VME＿Read／Write指令 （AM＝29H）來訪問，該內(nèi)存區(qū)的起始地址在撥碼開關S1的第1至第6個位置設定，標準地址用VME Read／Write指令 （AM＝39H）來訪問各配置好的從站的地址。

4 結束語

帶鋼熱連軋生產(chǎn)線工藝對自動化程度要求較高，各種電氣設備在基礎控制級和傳動控制級應用比較多。本設計組成的PROFIBUS-DP網(wǎng)能兼容不同廠家的設備，它在穩(wěn)定性和成熟性上具有可靠的保證。此系統(tǒng)將為熱連軋廠的順利生產(chǎn)提供堅實保障，熱連軋生產(chǎn)線的穩(wěn)定運行也給公司帶來了巨大經(jīng)濟效益。

［1］柴猛.PROFIBUS現(xiàn)場總線技術概述［J］.油氣田地面工程，2008，（06）：55.

［2］劉玠，孫一康.帶鋼熱連軋計算機控制［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1997：28.