國(guó)產(chǎn)變頻器PROFINET總線在軋制生產(chǎn)線的應(yīng)用

劉 東

（中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司，北京 100176）

1 工程概述

進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)的實(shí)體經(jīng)濟(jì)逐漸向新興工業(yè)發(fā)展道路轉(zhuǎn)型，這種新興工業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中主要作用。軋制生產(chǎn)線的應(yīng)用及其廣泛。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與壯大，軋制技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。我國(guó)通過(guò)學(xué)習(xí)引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)，自主研究和科學(xué)創(chuàng)新，已經(jīng)躋身于軋制技術(shù)的前沿地位。自主創(chuàng)新的新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備在實(shí)體制造業(yè)中起到了中流砥柱的作用。連軋生產(chǎn)線具有成材率高、產(chǎn)能好等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在一定的不足，這種技術(shù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格比較單一，我們需要通過(guò)優(yōu)化、開(kāi)發(fā)相關(guān)的工藝技術(shù)和設(shè)備來(lái)克服這些不足。

大型軋機(jī)主要的傳動(dòng)是采用的比較大功率的變頻器的，功率變化范圍廣，在這個(gè)級(jí)別，與直流調(diào)速相比具有很大的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)勢(shì)主要是可以節(jié)約成本，降低開(kāi)支，并且采用變頻調(diào)速還可以提高效率。這種機(jī)器的主傳動(dòng)不僅僅功率大，而且過(guò)載能力強(qiáng)，正反轉(zhuǎn)變化速度快，靜轉(zhuǎn)速也快，但是動(dòng)態(tài)沖擊小。

Profibus是不同于其他的一般的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的，是一種世界性公開(kāi)的、不受各類約束的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，并且通訊速率范圍廣而且快速，廣泛的應(yīng)用在自動(dòng)化制造、自動(dòng)化生產(chǎn)線等各個(gè)行業(yè)。

這也為工廠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和現(xiàn)場(chǎng)智能化管理提供了技術(shù)支持，推動(dòng)了現(xiàn)代化工廠的發(fā)展。但由于采用RS485物理層，采用屏蔽雙絞線進(jìn)行數(shù)據(jù)底層傳輸，當(dāng)受到外部信號(hào)干擾時(shí)，特別是變頻器等強(qiáng)電磁干擾情況下，會(huì)導(dǎo)致Profibus整個(gè)總線都無(wú)法工作，極大困擾和限制的技術(shù)的應(yīng)用，逐步淡出主流應(yīng)用市場(chǎng)。

2 控制方案

現(xiàn)場(chǎng)傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、操作箱高度自動(dòng)化，配電區(qū)域、控制單元點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)線路很長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)質(zhì)量根本就不符合現(xiàn)場(chǎng)的要求。

所以現(xiàn)在，工廠的控制網(wǎng)絡(luò)普遍采用Profinet網(wǎng)絡(luò)。但是其他的一些編碼器和整流器還是用傳統(tǒng)的通信協(xié)議，需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議轉(zhuǎn)換后升級(jí)為Profinet網(wǎng)絡(luò)。因此，使用Profinet網(wǎng)絡(luò)既可以節(jié)約成本，又可以滿足現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的相關(guān)要求。同時(shí)，通過(guò)使用新一代的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議還可以發(fā)展新技術(shù)，不斷促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步，造福人類。

Profinet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是西門子推出的最新一代的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)。這種技術(shù)相比上一代具有劃時(shí)代的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然也存在本質(zhì)的不一樣。主要的區(qū)別分別是：工業(yè)狀態(tài)下的Profinet以太網(wǎng)協(xié)議是在工廠的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)展起來(lái)的。這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)協(xié)議可以同時(shí)兼容工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)。而且傳輸數(shù)據(jù)的速度更快，效率更高。這樣的話更有利于企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的管理，通過(guò)這種智能化的管理方式，不僅僅可以節(jié)約人工成本，而且與此同時(shí)還可以提高工人的工作效率。所以這種技術(shù)是值得在工廠推廣的，這樣就可以不斷提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力了。

3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

3.1 控制系統(tǒng)的硬件的配置

控制系統(tǒng)主要包括西門子系列的PLC裝置。這種配置是以CPU為功能核心的，這種的PLC配置了兩種不同的通信模板。并且現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)合執(zhí)行。

與此同時(shí)操作臺(tái)和電氣室均設(shè)有操作臺(tái)，方便現(xiàn)場(chǎng)人員操作和網(wǎng)站維護(hù)。其實(shí)硬件系統(tǒng)主要包括三部分，一種是輸入設(shè)備，一種是輸出設(shè)備，再一種就是兩者交流的語(yǔ)言，也就是我們所說(shuō)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相關(guān)的內(nèi)容。硬件首先是要給機(jī)器指令的，而這種指令機(jī)器是不可以直接識(shí)別的，他需要通過(guò)轉(zhuǎn)化成機(jī)器可以識(shí)別的信號(hào)來(lái)達(dá)到控制目的，而我們所說(shuō)的網(wǎng)路協(xié)議就是這種轉(zhuǎn)化的內(nèi)容，通過(guò)這種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，機(jī)器就可以識(shí)別出來(lái)我們的指令了，同時(shí)去執(zhí)行我們的要求。

3.2 軟件的調(diào)試

PLC硬件與Profinet設(shè)備組態(tài)安裝完成之后，數(shù)據(jù)的可靠度傳輸主要就是依靠編程來(lái)完成了。編程的過(guò)程一般情況都比較復(fù)雜，我們通常使用結(jié)構(gòu)化的編程程序，這樣可以簡(jiǎn)化編程過(guò)程，降低編程難度，主控程序的功能塊較少。一般情況下，我們通過(guò)通信適配器模板固化在Profinet協(xié)議中，以此來(lái)進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，這樣的話，我們無(wú)需編程就可以完成網(wǎng)絡(luò)的配置，高效快捷。

4 總結(jié)

大型熱連軋機(jī)組生產(chǎn)線控制系統(tǒng)對(duì)控制水平和可控性要求較高，依賴性強(qiáng)，擴(kuò)展性好。隨著新一代現(xiàn)場(chǎng)總線Profinet網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用，現(xiàn)場(chǎng)控制將更加穩(wěn)定，基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，不再像Profinet受到最大速率的限制。同時(shí)，它為二級(jí)和三級(jí)系統(tǒng)的直接集成現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)提供了一個(gè)有效的接口。無(wú)論是體制轉(zhuǎn)型還是項(xiàng)目建設(shè)都非常廣泛的推廣價(jià)值。