摘 要：簡述了Profibus—DP總線技術(shù)和特點(diǎn)，以濟(jì)鋼三煉鋼板坯連鑄機(jī)自動(dòng)控制過程為例，介紹了由變頻器、S7—300、400 PLC和Factroy Link組成的基于Profibus-DP總線的控制系統(tǒng)，并介紹了該系統(tǒng)的特點(diǎn)及該系統(tǒng)中PLC與變頻器之間的通訊協(xié)議、參數(shù)設(shè)置和編程過程。 關(guān)鍵詞:現(xiàn)場總線;板坯連鑄機(jī);Profibus—DP;變頻器

Application of Profibus-DP in the Slab Caster Automation Control System

Abstract：The technology and features of Profibus-DP are described briefly．Th e slab caster automation control process of No．3 steel—making plant is for an example to introduce the Profibus—DR which is based on controlsystem with the frequency converterS7—300 、400PLC and factory link．And the communication principle。parametersetting and programming are discussed． Key words：Fieldbus;Slab caster;Profibus-DP;Inverte 1 引言 　　Profibus的應(yīng)用領(lǐng)域包括加工制造、過程和建筑自動(dòng)化，如今已成為國際化的開放式現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，即EN50170歐洲標(biāo)準(zhǔn)和IEC61 158國際標(biāo)準(zhǔn)的一部分。并且，在2001年12月成為我國的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。Profibus由Profibus—FMS（Fieldbus Message Specification），Profibus—PA（Process Automation）和Profibus—DP（DistributivePeriphera1）3部分組成。 　　其中，Profibus—DP具有高速傳輸、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)起來比較簡單，主要用于分散設(shè)備間的數(shù)據(jù)高速傳輸。該總線物理層采用RS485傳輸方式，傳輸速率為9．6kbps 12Mbps。一般用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備級間的開關(guān)量的通信。因而可滿足全數(shù)字交直流調(diào)速系統(tǒng)對于快速的時(shí)間響應(yīng)要求。目前80％以上的Profibus應(yīng)用是基于Profibus—DP。 　　基于Profibus—DP現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)與以前的集散型控制系統(tǒng)DCS相比，具有很多優(yōu)越性： 　?。?）采用雙絞線、光纜或無線電方式傳送數(shù)字信號，從而大量削減現(xiàn)場儀表與控制室之間一對一連接的導(dǎo)線，節(jié)省安裝費(fèi)用，提高可靠性和抗干擾能力，增強(qiáng)控制精度，信息傳輸速率可達(dá)1 12Mb／s，傳輸距離可達(dá)數(shù)公里。 　　（2）由于采用了統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家的產(chǎn)品在硬件、軟件、通信、連接方式等方面互相兼容，使系統(tǒng)具有開放性，這對用戶的操作、維修、擴(kuò)展都是十分有利的。 　?。?）由于現(xiàn)場設(shè)備本身可完成自動(dòng)控制的基本功能，導(dǎo)致現(xiàn)場總線已構(gòu)成一種新的全分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。從根本上改變了現(xiàn)有DCS集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。 　　許多控制功能從控制室移至現(xiàn)場儀表，大量過程檢測與控制的信息就地采集和處理，在新的技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)施就地控制，使過程控制基本分散到現(xiàn)場，而控制室內(nèi)的儀表裝置主要完成數(shù)據(jù)處理、監(jiān)督控制、優(yōu)化控制、協(xié)調(diào)控制和管理自動(dòng)化功能。 　?。?）開放式系統(tǒng)，系統(tǒng)分層分級集成，設(shè)計(jì)靈活，網(wǎng)絡(luò)可采用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 2 Profibus—DP在濟(jì)鋼三煉鋼板坯連鑄機(jī)中的應(yīng)用 　　濟(jì)鋼三煉鋼板坯連鑄機(jī)工程是濟(jì)鋼“十五”發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目，板坯連鑄機(jī)電氣基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)是保證連鑄機(jī)正常生產(chǎn)的關(guān)鍵系統(tǒng)，相對其它系統(tǒng)而言，對于系統(tǒng)硬件的可靠性、穩(wěn)定性要求更高。其基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)配置，采用德國SIEMENS公司的S7系列產(chǎn)品組成儀控合一的基礎(chǔ)自動(dòng)化控制級，用于主PLC與從PLC之間的相互通訊，使之現(xiàn)場設(shè)備可正常運(yùn)行。PROFIBUS總線在板坯連鑄機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，在設(shè)備運(yùn)行過程中顯示出了它強(qiáng)大的穩(wěn)定性能和可靠性。作為Profibus—DP網(wǎng)的典型配置如圖1所示。 　　PLC（SIMATIC S7—300或S7—400系列）作為一級DP主站，主要包括C—PLC（公共PLC）、S_PLC（鑄流PLC）、I_PLC（儀表PLC）、R-PLC（輸出PLC）這4臺PLC作為一級主站，負(fù)責(zé)在預(yù)定的信息周期內(nèi)循環(huán)與從站交換信息，發(fā)送控制信息，讀取從站的狀態(tài)等。組態(tài)軟件Factroy Link作為二級DP主站，系統(tǒng)操 與監(jiān)視等。MM440變頻器加上cB通 訊板（Profibus通訊模塊）后作為從站，可帶這樣的從站32個(gè)，如果加上中繼器，最多可達(dá)127個(gè)從站。MM 440是MICROMASTER 4系列變頻器中的頂尖機(jī)型，而且有更加精確的控制性能，即含有MM 420所具有的安裝簡便和用戶友好的優(yōu)勢，還具有快速的輸入響應(yīng)，優(yōu)化的矢量控制特點(diǎn)。另外由于內(nèi)置制動(dòng)單元，使變頻器在制動(dòng)和減速方面，具有優(yōu)良的功能品質(zhì)。 3 Profibus—DP數(shù)據(jù)通訊 　　在變頻器現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，Profibus—DP的通訊協(xié)議的信息幀分為協(xié)議頭、用戶數(shù)據(jù)和協(xié)議尾，用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被指定為參數(shù)過程數(shù)據(jù)對象（PPO），有的用戶數(shù)據(jù)帶有一參數(shù)區(qū)域和一過程數(shù)據(jù)區(qū)域，而有的用戶數(shù)據(jù)僅由過程數(shù)據(jù)組成。變頻傳動(dòng)概要定義了五種PPO類型，如圖2所示。 　　MICROMASTER4僅支持PPO型1和型3。參數(shù)值PKW是變頻器運(yùn)行要定義的一些功能碼，如最大頻率、基本頻率、加／減速時(shí)間等。過程數(shù)據(jù)PZD用來傳輸控制字和設(shè)定值（主-變頻器）或狀態(tài)字和實(shí)際值（變頻器-主）等輸入／輸出的數(shù)據(jù)值。 　　MICROMASTER 4系列變頻器與SIMATIC S7—300通訊，必須完成下列變頻器功能碼的設(shè)置：P918（Profibus地址）設(shè)定值可以是1一125，P1000（頻率設(shè)定值的選擇）=6（CB通訊板），P2041．00（CB參數(shù)）=3（PP03），P2040（CB停止報(bào)文時(shí)間）>0，P0927（修改參數(shù)的途徑）=1（COMMS模板），P700（選擇命令源）：6（Profibus／Fieldbus通訊鏈路的現(xiàn)場總線）。 　　采用SIMATIC S7—300系列的CPU315—2DP作為DP主站，CPU3 15—2DP系統(tǒng)本身具有Profibus—DP接口，無需另外的通訊接口單元。在編程軟件STEP7中完成硬件網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，為變頻器分配網(wǎng)絡(luò)地址，該地址必須與變頻器CB板中設(shè)置的相同，在組織塊OB中選用SFC14“DPRD—DAT”、SFC15 “DPWR— DAT” 系統(tǒng)功能塊向變頻器的CB模塊接收／發(fā)送過程數(shù)據(jù)，如圖3所示。要注意的是MICROMASTER 4系列變頻器與以前的MICROMASTER 3系列變頻器的控制字是不同的。 　　工業(yè)組態(tài)軟件Factroy Link提供各種PLC的驅(qū)動(dòng)程序，本文實(shí)例要建一個(gè)Profibus—DP的二級主站，所以選擇支持s7協(xié)議的通訊驅(qū)動(dòng)程序SIMATIC s7 ProtocolSuite，在其中的“PROFIBUS”下連接一臺s7—300，設(shè)置參數(shù)必須與PLC中的設(shè)置相同。通過以上步驟，即完成了對整個(gè)變頻器控制系統(tǒng)Profibus—DP網(wǎng)的組態(tài)與通訊。 4 結(jié)束語 　　現(xiàn)場總線技術(shù)（FCS）作為新一代控制系統(tǒng)是分散控制型控制系統(tǒng)的繼承、延伸和進(jìn)一步發(fā)展，更適合于工廠綜合自動(dòng)化的要求。采用Profibus—DP現(xiàn)場總線的變頻器控制系統(tǒng)，可增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，而且可根據(jù)工藝需要進(jìn)行靈活的功能修改，從而在長期意義上大大的節(jié)約了成本。 參考文獻(xiàn) [1]可編程控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用．清華大學(xué)出版社，2000．2 PROFIBUS技術(shù)手冊．PNO，1997．