摘要：針對(duì)寶山鋼鐵股份有限公司不銹鋼分公司煉鋼廠運(yùn)輸臺(tái)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(yùn)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(yùn)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(yùn)輸臺(tái)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(yùn)輸臺(tái)車于2004年4月18 日與生產(chǎn)線同步投入運(yùn)行。它在工序不同位置實(shí)現(xiàn)不同功能，在爐子出鋼位置，承接鋼水；在測(cè)溫取樣位置，實(shí)施測(cè)溫取樣；在烘烤位置，實(shí)施鋼包在線烘烤；在行車起吊位置，實(shí)現(xiàn)上下工序之間的鋼水運(yùn)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(tái)車運(yùn)行穩(wěn)定，起、停平穩(wěn)。運(yùn)輸臺(tái)車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用西門子6SE7 系列變頻器，基礎(chǔ)自動(dòng)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(dòng)化級(jí)（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—?dú)逖趺撎嫁D(zhuǎn)爐PLC；d—真空脫碳爐PLC；1，2—脫磷1#，2# 鋼包運(yùn)輸臺(tái)車；3，4—脫磷1#，2#渣包運(yùn)輸臺(tái)車；5—電弧爐鋼包運(yùn)輸臺(tái)車；6—電弧爐空包運(yùn)輸臺(tái)車；7—?dú)逖趺撎嫁D(zhuǎn)爐鋼包運(yùn)輸臺(tái)車；8—?dú)逖趺撎嫁D(zhuǎn)爐渣包運(yùn)輸臺(tái)車；9—真空脫碳爐鋼包運(yùn)輸臺(tái)車 系統(tǒng)通過100Mb/s 工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)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(shí)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(shí)為每臺(tái)PLC 和變頻器分配一個(gè)相應(yīng)的Profibus-DP總線地址。在變頻器參數(shù)設(shè)置時(shí)，對(duì)硬件配置的變頻器地址號(hào)進(jìn)行設(shè)定。在PLC應(yīng)用程序中，定義參數(shù)標(biāo)識(shí)符值地址和過程數(shù)據(jù)地址。參數(shù)標(biāo)識(shí)符值包括參數(shù)標(biāo)識(shí)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(shí)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(shí)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(shí)際值，經(jīng)參數(shù)標(biāo)識(shí)符值地址口被PLC搜集。

參數(shù)標(biāo)識(shí)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(shí)現(xiàn)控制字和設(shè)定值（任務(wù)主站）或狀態(tài)字和實(shí)際值（響應(yīng)主站）的傳輸。只有控制字、設(shè)定值、狀態(tài)字、實(shí)際值依照過程數(shù)據(jù)連接所規(guī)定的路徑時(shí)，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(shí)際值已經(jīng)邏輯連接到雙口RAM接口時(shí)才起作用，收到的過程數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在一個(gè)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(shí)現(xiàn)，BICO參數(shù)是通過連接器或開關(guān)量連接器為實(shí)現(xiàn)功能的連接和觀察內(nèi)部信號(hào)而設(shè)立的干預(yù)點(diǎn)，利用BICO參數(shù)可以確定功能塊輸入信號(hào)源。

3 干擾問題的解決

由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，在應(yīng)用中遇到一些問題，如運(yùn)輸臺(tái)車變頻器運(yùn)行時(shí)主PLC曾經(jīng)發(fā)生停機(jī)現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)運(yùn)輸臺(tái)車變頻器一旦運(yùn)行，PLC立即進(jìn)入STOP狀態(tài)，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。另外運(yùn)輸臺(tái)車變頻器運(yùn)行時(shí)，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(yùn)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(yùn)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(shí)要嚴(yán)格做好接地，注意以下幾點(diǎn)：

（1）確保控制柜中的所有設(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(shí)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(shí)，電源線和控制電纜要分開，如控制線和電源線交叉時(shí)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(shí)，確保未屏蔽之處盡可能短，條件可能時(shí)應(yīng)采用電纜套管；

（4）確保控制柜中的接觸器有滅弧功能，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(diǎn)很重要；

（5）用屏蔽和鎧裝電纜作為電動(dòng)機(jī)接線時(shí)，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(shí)，其接地線漏接或連接不緊，往往產(chǎn)生干擾使PLC無(wú)法正常工作。

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

4 結(jié)束語(yǔ)

寶鋼不銹鋼分公司運(yùn)輸臺(tái)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(shí)間應(yīng)用，系統(tǒng)可靠、運(yùn)行穩(wěn)定，能夠滿足煉鋼生產(chǎn)的需要。

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