1 、系統(tǒng)簡介

隨著經濟的快速發(fā)展，各制造行業(yè)對中厚板的品質要求越來越高， 山西太鋼集團臨汾鋼鐵有限公司正是切中這一市場需求而新建一條中厚板熱處理生產線。它的生產過程包括對中厚板的加熱、淬火、冷卻、冷矯、拋丸、剪試樣等。其主要的設備包括：吸盤吊、?；癄t、淬火機、花輥、矯直機、拋丸機、取樣剪、壓平機、等離子切割機等。其中壓平機和等離子切割機是離線設備用來處理厚度在40mm以上的鋼板。系統(tǒng)的工藝流程如圖1所示。

1．1系統(tǒng)的組成

1） 概述

系統(tǒng)配備基礎自動化級和監(jiān)控管理級兩級自動化系統(tǒng)， 基礎自動化級通過PROFIB US—DP現(xiàn)場總線網進行通訊，監(jiān)控管理級通過ETHERNET網絡進行通訊，從而組成分布式計算機控制系統(tǒng)。它的特點是并行運算、集中管理、分散控制和資源共享等。

系統(tǒng)采用西門子可編程控制器（PLC）控制、整流逆變（6SE70）傳動；基礎自動化系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)之間通過PROFIBUS—DP網絡交換信息，構成全數字化的控制系統(tǒng)。

2）自動化系統(tǒng)

自動化系統(tǒng)采用西門子S7 400 PLC其CPU 4l2—2DP并配置CP443-1以太網卡，采用遠程I／O控制方案。遠程I／O模塊分散在現(xiàn)場的各操作臺ET200M從站上。PLC通過自身集成DP接口與傳動裝置與ET200M進行通訊，并通過CP443—1與上位管理計算機進行通訊。采用網絡通訊方式代替了設備點對點的連接方式，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了維護工作量，提高了生產效率，并使現(xiàn)場進行調整或功能擴展時具有相當的靈活性。

1．2 網絡結構及數據通訊

1）PROFIBUS總線

PROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現(xiàn)場總線標準他由3個兼容部分組成：PROFIBUS—DP（DecentralizedPeriphery）．PR0FIBUS—PA（ProcessAutomation）、PROFIBUSFMS（FieldbusMessageSpecification）。該系統(tǒng)采用PROFIBUS—DP，它是一種高速低成本通信，適用于設備控制級與分散式I／O的通信，通訊速率由9．6kb／s到12Mb／s。根據本系統(tǒng)所帶裝置比較多的特點，通訊速率設為187．5kb／S，保證了通訊穩(wěn)定可靠。PROFIBUS總線存取協(xié)議采用主站與從站的主從方式。根據系統(tǒng)的要求，在該系統(tǒng)中采用兩級控制網絡：基礎自動化級和監(jiān)控管理級?；A自動化級由PLC、現(xiàn)場I／O設備和逆變裝置等組成。監(jiān)控管理級為工控機。

2）網絡結構

臨鋼中板熱處理生產線采用P R O F IBUS—DP總線構成網絡，網絡結構如圖2所示。

PLC通過兩個DP接13分別和逆變裝置和ET200M 及耦合器形成兩條PROFIBUS DP網，并且通過PROFIBUS DP網，PLC和它們構成主從關系形式的通訊協(xié)議。圖中左邊的熱處理PL C為主站，右邊上方的傳動DP網帶45臺逆變器，為從站完成現(xiàn)場輥道的驅動功能I而下方的DP網則帶5臺ET200M和4臺DP耦合器也形成從站，完成現(xiàn)場I／0信號的輸入輸出和它與其它設備的聯(lián)鎖控制。

3）軟硬件配置

系統(tǒng)設一臺西門子S7—400 PLC其CPU為4l 2—2DP，通訊卡為CP443一l，并設單獨的控制柜。

主電室設一臺工控機HMI，用于維護和監(jiān)控生產線設備的運行狀況?？刂圃骷癊T200M 遠程站安裝在輥道操作臺或主體設備的操作臺，傳動裝置采用配有CBP2通訊板的西門子6SE70逆變裝置共45臺。為方便軟件開發(fā)和維護工作，PLC采用西門子可編程軟件STEP7 5．3，HMI系統(tǒng)組態(tài)軟件采用winCC6．0，遠程I／O站采用ET200M 。

4）數據通訊

該系統(tǒng)的數據通信包括P L C和傳動裝置、PL C與ET200M 之間的數據交換。

（1）PLC和傳動裝置通信PLC通過自身集成DP接口作為主站，傳動裝置為從站，主站周期的向從站發(fā)起通訊，從站只進行響應。通信時首先要在PLc上通過STEP7編程軟件進行網絡組態(tài)及參數設置， 網絡組態(tài)包括組態(tài)主站和組態(tài)從站。

組態(tài)主站

硬件組態(tài)：通過硬件組態(tài)窗口，可按硬件安裝次序和定貨號依次插入機架、電源、CPU等進行組態(tài)。并新建PROFIBUS網，組態(tài)PROFIBUS站地址，選擇傳輸速率和行規(guī)。

組態(tài)從站

硬件組態(tài)：在DP 網上連接逆變裝置，設置逆變裝置的PROFIBUS站地址以及組態(tài)逆變裝置的通訊區(qū)。選擇不同的PPO類型就可指定大小不同的通信接口區(qū)。其中數據結構類型PPO包括PPOl到PPO5共5種。通訊要調用系統(tǒng)功能塊SFCl4、SFCl5對數據進行解包和打包。

PLC作為主站通過PROFIBUSDP網周期地向ET200M上的IM153通訊模塊發(fā)起通訊，而IMl53通過DI、AI模板接收操作臺或外界信號，通過DO、AO模板執(zhí)行PLC指令，從而完成通訊任務。

2、結語

現(xiàn)場總線在該系統(tǒng)中的使用， 減少了硬件的數量和安裝、節(jié)省了投資的費用和時間、提高了系統(tǒng)的可靠性和準確性。并且用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權。系統(tǒng)自投產至今運行非常穩(wěn)定效果良好。

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