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        PROFIBUS總線在行車上的應用

        2014-09-28 02:28:53薛紅軍
        中國科技縱橫 2014年16期
        關鍵詞:變頻器

        薛紅軍

        【摘 要】 介紹PROFIBUS-DP總線的技術特點,構造出有西門子S7-300PLC、6SE70變頻器、6SG70調壓裝置組成的基于PROFIBUS-DP總線的行車控制系統(tǒng),介紹該系統(tǒng)中的PLC與變頻器及調壓裝置的通訊過程。

        【關鍵詞】 行車 現(xiàn)場總線 變頻器 調壓裝置 PROFIBUS-DP

        1 前言

        寶鋼集團八鋼公司板帶工程煉鋼項目由一座110噸電爐、三座120噸轉爐、二座120噸精煉爐、四套一機一流連鑄機組成,而其中的大噸位行車(150噸、180噸、220噸)負責電爐、轉爐加料以及精煉鋼水吊運工作,在整個生產中起著非常重要的作用。隨著煉鋼生產對起重機調速性能要求的不斷提高,傳統(tǒng)的橋式起重機調速方法綜合技術指標較差,難以滿足煉鋼生產的特殊要求。

        全數(shù)字定子調壓與交流變頻調速技術的應用,再加上采用PROFIBUS-DP總線控制調壓與變頻器,為交流異步電動機驅動的橋式起重機大范圍、高質量的調速提供了全新的方案。它具有高性能的調速指標,外圍控制線路簡單,維護工作量小,保護監(jiān)測功能完善,運行可靠性較傳統(tǒng)的交流調速系統(tǒng)有較大的提高。

        2 現(xiàn)場總線PROFIBUS的引入

        現(xiàn)場總線是一種計算機網絡,這個網絡上的每一個節(jié)點就是一個智能化設備,而PROFIBUS是多種總線中的一種,它具有較廣的制造基礎和較多的使用經驗,如今已成為國際化的開放式現(xiàn)場總線標準,其中PROFIBUS-DP是一種高速的通訊連接,使用了第一層第二層和用戶接口,第三層至第七層未加以描述,這種流體型結構確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖俸陀行А?/p>

        標準現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP的硬件由主設備、從設備、網絡網路等三部分組成,其中主設備用以控制總線上的數(shù)據(jù)傳輸,切在沒有提供外部請求時發(fā)送信息和被授權可訪問總線,從設備是相對主設備而言較為簡單的外部設備,且未被授權訪問總線,網絡網路由傳輸介質和網絡鏈接器構成,前者用PROFIBUS專用屏蔽雙絞電纜構成電氣網絡;后者由RS-485總線連接器、RS-485總線終端等構成。

        現(xiàn)以八鋼180噸行車為例介紹行車現(xiàn)場總線系統(tǒng)的組成。180噸行車電氣部分由全套西門子產品組成,PROFIBUS-DP網的配置如圖1所示,PLC(S7300)作為一級DP站,通過DP口與PROFIBUS總線聯(lián)絡,作為主設備,它負責讀取懸掛在總線上的所有分布式I/O模塊的變頻器和調壓裝置的狀態(tài)字,同時進行變頻器和調壓裝置控制字的傳送。6ES70變頻器和6SG70調壓裝置加上CBP2通訊板(PROFIBUS通訊模塊)后作為從站,由于6ES70變頻器和6SG70調壓裝置具有快速的輸入響應、優(yōu)化的矢量控制等特點,且數(shù)據(jù)傳輸方式以串行的數(shù)字方式為主,所以絲毫不影響傳輸數(shù)據(jù)的可靠性和抗干擾性。

        3 控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊

        在180噸行車的總線控制系統(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)結構被指定為參數(shù)過程數(shù)據(jù)對象(PPO),6ES70變頻器和6SG70調壓裝置定義了五種PPO類型。參數(shù)值PKW是變頻、調壓裝置運行要定義的一些功能碼,如最大頻率、基本頻率、加/減速時間等,過程數(shù)據(jù)PZD用于傳輸控制字和設定值或狀態(tài)字和實際值等輸入輸出的數(shù)據(jù)值。

        以6ES70變頻器為例,該變頻與SIMATIC S7-300通訊,必須完成下列變頻器功能碼的設置:P918( PROFIBUS地址)設定值可以是1—125之間,P927(修改參數(shù)的途徑)=1(COMMS),P700(選擇命令源)=6(PROFIBUS/FIELDBUS通訊鏈路現(xiàn)場總線)。

        180噸行車通過PROFIBUS-DP網絡將S7-300PLC與6ES70變頻器和6SG70調壓裝置連接,通過編程軟件STEP7完成硬件網絡組態(tài),為變頻和調壓裝置分配網絡地址,該地址必須與變頻和調壓裝置CBP2板中設置相同,同時在程序中調用SFC“DPRD DAT”,SFC“DPWR DAT”系統(tǒng)功能塊向變頻和調壓裝置CBP2模塊接收/發(fā)送過程數(shù)據(jù),通過以上步驟,既完成對180噸行車控制系統(tǒng)PROFIBUS-DP網的組態(tài)和通訊。

        4 控制系統(tǒng)的通訊控制軟件設計

        (1)PLC通訊接口模塊的初始化。在現(xiàn)場總線啟動前,必須先配置PROFIBUS總線,并分配各總線站的參數(shù)(總線的傳輸速率,總線的標準)、設定故障模式(包括診斷設置和診斷地址等)。

        (2)對變頻和調壓裝置進行讀寫操作。行車動作指令先進入PLC,然后通過PROFIBUS-DP網送至變頻和調壓裝置,從而達到對變頻和調壓裝置的控制,同時讀取變頻和調壓裝置的狀態(tài)字。

        (3)判斷變頻和調壓裝置是否處于故障狀態(tài)。如出現(xiàn)包括通訊在內的故障,則立即終止動作。

        (4)重復2、3步驟,依次對不同的變頻和調壓裝置進行讀寫操作。

        5 結語

        現(xiàn)場總線技術是分散控制型控制系統(tǒng)的繼承、延伸和進一步發(fā)展,采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線的變頻和調壓裝置控制系統(tǒng),在八鋼行車上是第一次使用,通過一年多的使用,發(fā)現(xiàn)整個系統(tǒng)可靠性高、控制精度高、響應速度快,故障率低,有很好的發(fā)展前景。

        參考文獻:

        [1]PROFIBUS技術手冊[K].1997.endprint

        【摘 要】 介紹PROFIBUS-DP總線的技術特點,構造出有西門子S7-300PLC、6SE70變頻器、6SG70調壓裝置組成的基于PROFIBUS-DP總線的行車控制系統(tǒng),介紹該系統(tǒng)中的PLC與變頻器及調壓裝置的通訊過程。

        【關鍵詞】 行車 現(xiàn)場總線 變頻器 調壓裝置 PROFIBUS-DP

        1 前言

        寶鋼集團八鋼公司板帶工程煉鋼項目由一座110噸電爐、三座120噸轉爐、二座120噸精煉爐、四套一機一流連鑄機組成,而其中的大噸位行車(150噸、180噸、220噸)負責電爐、轉爐加料以及精煉鋼水吊運工作,在整個生產中起著非常重要的作用。隨著煉鋼生產對起重機調速性能要求的不斷提高,傳統(tǒng)的橋式起重機調速方法綜合技術指標較差,難以滿足煉鋼生產的特殊要求。

        全數(shù)字定子調壓與交流變頻調速技術的應用,再加上采用PROFIBUS-DP總線控制調壓與變頻器,為交流異步電動機驅動的橋式起重機大范圍、高質量的調速提供了全新的方案。它具有高性能的調速指標,外圍控制線路簡單,維護工作量小,保護監(jiān)測功能完善,運行可靠性較傳統(tǒng)的交流調速系統(tǒng)有較大的提高。

        2 現(xiàn)場總線PROFIBUS的引入

        現(xiàn)場總線是一種計算機網絡,這個網絡上的每一個節(jié)點就是一個智能化設備,而PROFIBUS是多種總線中的一種,它具有較廣的制造基礎和較多的使用經驗,如今已成為國際化的開放式現(xiàn)場總線標準,其中PROFIBUS-DP是一種高速的通訊連接,使用了第一層第二層和用戶接口,第三層至第七層未加以描述,這種流體型結構確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖俸陀行А?/p>

        標準現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP的硬件由主設備、從設備、網絡網路等三部分組成,其中主設備用以控制總線上的數(shù)據(jù)傳輸,切在沒有提供外部請求時發(fā)送信息和被授權可訪問總線,從設備是相對主設備而言較為簡單的外部設備,且未被授權訪問總線,網絡網路由傳輸介質和網絡鏈接器構成,前者用PROFIBUS專用屏蔽雙絞電纜構成電氣網絡;后者由RS-485總線連接器、RS-485總線終端等構成。

        現(xiàn)以八鋼180噸行車為例介紹行車現(xiàn)場總線系統(tǒng)的組成。180噸行車電氣部分由全套西門子產品組成,PROFIBUS-DP網的配置如圖1所示,PLC(S7300)作為一級DP站,通過DP口與PROFIBUS總線聯(lián)絡,作為主設備,它負責讀取懸掛在總線上的所有分布式I/O模塊的變頻器和調壓裝置的狀態(tài)字,同時進行變頻器和調壓裝置控制字的傳送。6ES70變頻器和6SG70調壓裝置加上CBP2通訊板(PROFIBUS通訊模塊)后作為從站,由于6ES70變頻器和6SG70調壓裝置具有快速的輸入響應、優(yōu)化的矢量控制等特點,且數(shù)據(jù)傳輸方式以串行的數(shù)字方式為主,所以絲毫不影響傳輸數(shù)據(jù)的可靠性和抗干擾性。

        3 控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊

        在180噸行車的總線控制系統(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)結構被指定為參數(shù)過程數(shù)據(jù)對象(PPO),6ES70變頻器和6SG70調壓裝置定義了五種PPO類型。參數(shù)值PKW是變頻、調壓裝置運行要定義的一些功能碼,如最大頻率、基本頻率、加/減速時間等,過程數(shù)據(jù)PZD用于傳輸控制字和設定值或狀態(tài)字和實際值等輸入輸出的數(shù)據(jù)值。

        以6ES70變頻器為例,該變頻與SIMATIC S7-300通訊,必須完成下列變頻器功能碼的設置:P918( PROFIBUS地址)設定值可以是1—125之間,P927(修改參數(shù)的途徑)=1(COMMS),P700(選擇命令源)=6(PROFIBUS/FIELDBUS通訊鏈路現(xiàn)場總線)。

        180噸行車通過PROFIBUS-DP網絡將S7-300PLC與6ES70變頻器和6SG70調壓裝置連接,通過編程軟件STEP7完成硬件網絡組態(tài),為變頻和調壓裝置分配網絡地址,該地址必須與變頻和調壓裝置CBP2板中設置相同,同時在程序中調用SFC“DPRD DAT”,SFC“DPWR DAT”系統(tǒng)功能塊向變頻和調壓裝置CBP2模塊接收/發(fā)送過程數(shù)據(jù),通過以上步驟,既完成對180噸行車控制系統(tǒng)PROFIBUS-DP網的組態(tài)和通訊。

        4 控制系統(tǒng)的通訊控制軟件設計

        (1)PLC通訊接口模塊的初始化。在現(xiàn)場總線啟動前,必須先配置PROFIBUS總線,并分配各總線站的參數(shù)(總線的傳輸速率,總線的標準)、設定故障模式(包括診斷設置和診斷地址等)。

        (2)對變頻和調壓裝置進行讀寫操作。行車動作指令先進入PLC,然后通過PROFIBUS-DP網送至變頻和調壓裝置,從而達到對變頻和調壓裝置的控制,同時讀取變頻和調壓裝置的狀態(tài)字。

        (3)判斷變頻和調壓裝置是否處于故障狀態(tài)。如出現(xiàn)包括通訊在內的故障,則立即終止動作。

        (4)重復2、3步驟,依次對不同的變頻和調壓裝置進行讀寫操作。

        5 結語

        現(xiàn)場總線技術是分散控制型控制系統(tǒng)的繼承、延伸和進一步發(fā)展,采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線的變頻和調壓裝置控制系統(tǒng),在八鋼行車上是第一次使用,通過一年多的使用,發(fā)現(xiàn)整個系統(tǒng)可靠性高、控制精度高、響應速度快,故障率低,有很好的發(fā)展前景。

        參考文獻:

        [1]PROFIBUS技術手冊[K].1997.endprint

        【摘 要】 介紹PROFIBUS-DP總線的技術特點,構造出有西門子S7-300PLC、6SE70變頻器、6SG70調壓裝置組成的基于PROFIBUS-DP總線的行車控制系統(tǒng),介紹該系統(tǒng)中的PLC與變頻器及調壓裝置的通訊過程。

        【關鍵詞】 行車 現(xiàn)場總線 變頻器 調壓裝置 PROFIBUS-DP

        1 前言

        寶鋼集團八鋼公司板帶工程煉鋼項目由一座110噸電爐、三座120噸轉爐、二座120噸精煉爐、四套一機一流連鑄機組成,而其中的大噸位行車(150噸、180噸、220噸)負責電爐、轉爐加料以及精煉鋼水吊運工作,在整個生產中起著非常重要的作用。隨著煉鋼生產對起重機調速性能要求的不斷提高,傳統(tǒng)的橋式起重機調速方法綜合技術指標較差,難以滿足煉鋼生產的特殊要求。

        全數(shù)字定子調壓與交流變頻調速技術的應用,再加上采用PROFIBUS-DP總線控制調壓與變頻器,為交流異步電動機驅動的橋式起重機大范圍、高質量的調速提供了全新的方案。它具有高性能的調速指標,外圍控制線路簡單,維護工作量小,保護監(jiān)測功能完善,運行可靠性較傳統(tǒng)的交流調速系統(tǒng)有較大的提高。

        2 現(xiàn)場總線PROFIBUS的引入

        現(xiàn)場總線是一種計算機網絡,這個網絡上的每一個節(jié)點就是一個智能化設備,而PROFIBUS是多種總線中的一種,它具有較廣的制造基礎和較多的使用經驗,如今已成為國際化的開放式現(xiàn)場總線標準,其中PROFIBUS-DP是一種高速的通訊連接,使用了第一層第二層和用戶接口,第三層至第七層未加以描述,這種流體型結構確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖俸陀行А?/p>

        標準現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP的硬件由主設備、從設備、網絡網路等三部分組成,其中主設備用以控制總線上的數(shù)據(jù)傳輸,切在沒有提供外部請求時發(fā)送信息和被授權可訪問總線,從設備是相對主設備而言較為簡單的外部設備,且未被授權訪問總線,網絡網路由傳輸介質和網絡鏈接器構成,前者用PROFIBUS專用屏蔽雙絞電纜構成電氣網絡;后者由RS-485總線連接器、RS-485總線終端等構成。

        現(xiàn)以八鋼180噸行車為例介紹行車現(xiàn)場總線系統(tǒng)的組成。180噸行車電氣部分由全套西門子產品組成,PROFIBUS-DP網的配置如圖1所示,PLC(S7300)作為一級DP站,通過DP口與PROFIBUS總線聯(lián)絡,作為主設備,它負責讀取懸掛在總線上的所有分布式I/O模塊的變頻器和調壓裝置的狀態(tài)字,同時進行變頻器和調壓裝置控制字的傳送。6ES70變頻器和6SG70調壓裝置加上CBP2通訊板(PROFIBUS通訊模塊)后作為從站,由于6ES70變頻器和6SG70調壓裝置具有快速的輸入響應、優(yōu)化的矢量控制等特點,且數(shù)據(jù)傳輸方式以串行的數(shù)字方式為主,所以絲毫不影響傳輸數(shù)據(jù)的可靠性和抗干擾性。

        3 控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊

        在180噸行車的總線控制系統(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)結構被指定為參數(shù)過程數(shù)據(jù)對象(PPO),6ES70變頻器和6SG70調壓裝置定義了五種PPO類型。參數(shù)值PKW是變頻、調壓裝置運行要定義的一些功能碼,如最大頻率、基本頻率、加/減速時間等,過程數(shù)據(jù)PZD用于傳輸控制字和設定值或狀態(tài)字和實際值等輸入輸出的數(shù)據(jù)值。

        以6ES70變頻器為例,該變頻與SIMATIC S7-300通訊,必須完成下列變頻器功能碼的設置:P918( PROFIBUS地址)設定值可以是1—125之間,P927(修改參數(shù)的途徑)=1(COMMS),P700(選擇命令源)=6(PROFIBUS/FIELDBUS通訊鏈路現(xiàn)場總線)。

        180噸行車通過PROFIBUS-DP網絡將S7-300PLC與6ES70變頻器和6SG70調壓裝置連接,通過編程軟件STEP7完成硬件網絡組態(tài),為變頻和調壓裝置分配網絡地址,該地址必須與變頻和調壓裝置CBP2板中設置相同,同時在程序中調用SFC“DPRD DAT”,SFC“DPWR DAT”系統(tǒng)功能塊向變頻和調壓裝置CBP2模塊接收/發(fā)送過程數(shù)據(jù),通過以上步驟,既完成對180噸行車控制系統(tǒng)PROFIBUS-DP網的組態(tài)和通訊。

        4 控制系統(tǒng)的通訊控制軟件設計

        (1)PLC通訊接口模塊的初始化。在現(xiàn)場總線啟動前,必須先配置PROFIBUS總線,并分配各總線站的參數(shù)(總線的傳輸速率,總線的標準)、設定故障模式(包括診斷設置和診斷地址等)。

        (2)對變頻和調壓裝置進行讀寫操作。行車動作指令先進入PLC,然后通過PROFIBUS-DP網送至變頻和調壓裝置,從而達到對變頻和調壓裝置的控制,同時讀取變頻和調壓裝置的狀態(tài)字。

        (3)判斷變頻和調壓裝置是否處于故障狀態(tài)。如出現(xiàn)包括通訊在內的故障,則立即終止動作。

        (4)重復2、3步驟,依次對不同的變頻和調壓裝置進行讀寫操作。

        5 結語

        現(xiàn)場總線技術是分散控制型控制系統(tǒng)的繼承、延伸和進一步發(fā)展,采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線的變頻和調壓裝置控制系統(tǒng),在八鋼行車上是第一次使用,通過一年多的使用,發(fā)現(xiàn)整個系統(tǒng)可靠性高、控制精度高、響應速度快,故障率低,有很好的發(fā)展前景。

        參考文獻:

        [1]PROFIBUS技術手冊[K].1997.endprint

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