1、 概述

現場總線技術是當今世界各國都在關注的熱點課題，以現場總線為基礎的全數字控制系統將成為2l世紀自動化控制系統的主流。何謂現場總線？根據國際電工委員會標準和現場總線基金會的定義，現場總線是連接智能現場設備和自動化系統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。遵循ISO的OSI（Open System Interconnection）開放系統互聯參考模型的全部或部分通訊協議。開放性、分散性、低成本是現場總線最顯著的基本特征．它的出現將使傳統的自動控制系統產生重大變革。

南昌鋼鐵有限責任公司（南鋼公司）全連軋棒材生產線是馬鞍山鋼鐵設計研究院負責總體設計的一條全國產化的棒材生產線，其自動控制系統就采用了西門子的過程現場總線PROFIBUS（Process Field．bus）網絡，在硬件配置、軟件編程上充分應用了PROFIBUS的資源實現了工控機、PLC、遠程I／O、直流調速裝置、交流變頻裝置及現場智能儀表的通信連接，實現了真正意義上的“三電一體”，是南鋼 司目前最先進的自動控制系統。

PROFIBUS—DP現場總線既簡單，又便宜，并且有較高數據傳送速度，采用RS485傳輸技術，其傳輸速度可在9．6 kb～12 Mb范圍內選擇，傳輸介質為雙絞線或光纜，傳輸距離為1 200～100 In（取決于傳輸速度）。當總線啟動時．所有連到總線上的裝置應該被設成相同的速度，總線按令牌方法進行存取，即在一個邏輯環中，主站取得了在一個確定時間窗口的發送資格，在這個時間窗口內，主站與其他主站或與下一級主一從過程中的從站進行通訊。

2、 控制系統的組成及硬件配置

2．1 組成

根據工藝流程，全廠自動控制系統分為兩級：過程控制級和設備控制級。過程控制級負責生產管理和過程監控，設備控制級則對軋線上所有傳動設備分區進行控制。

由5臺 一400 PLC和4臺工控機通過高傳輸速度的以太網構成了本系統的過程控制級。每臺PLC下設若干ET200M遠程I／O站及西門子變流傳動裝置，它們之間通過PROFIBUS—DP現場總線網絡進行通信，構成了本系統的設備控制級。整個自控系統共有4條PROFIBUS—DP網線，分別對應于1— 4號PLC。見圖1。

2．2 配置

PLC：西門子 一400系列，其中1號、5號PLC的CPU選用414—3 DP；2號PLC的CPU選用416—2 DP；3號、4號PLC的CPU選用414—2 DP；

監控站：研華工控機Intel pentium ll 450 MHz；

彩色顯示器：48 cm，SVGA；

監控軟件：winCC V4．0以上軟件包。

3 、主站

用于主站的PLC全部使用西門子S 一：400系列，該型PLC的CPU數字處理能力強，帶有內部集成的PROFIBUS—DP接口，其特點是組態靈活，速度快，操作簡潔。整個系統用了5臺PLC，1 4號PLC作為4個主站，對應了4條PROFIBUS—DP網線，5號PLC用于加熱爐自動化儀表的控制與檢測。1號PLC完成在網絡狀態下，加熱區設備及液壓站的順序控制；2號PLC完成在網絡狀態下軋制區設備及軋機的順序控制和閉環控制（主要有1～6號活套控制、1～18號軋機速度級聯控制、速度補償超前控制等）；3號PLC完成在網絡狀態下1～3號飛剪及剪前變頻輥道的順序控制和閉環控制；4號PLC完成在網絡狀態下冷床區和精整區設備的順序控制。

4 、ET200M從站

ET200M是一種應用S1—300模塊系列的模塊化分布式的I／O裝置，它通過接口模塊IM153與PROFIBUS—DP現場總線相連。本系統用屏蔽雙紋線分別將主站CPU的DP接口與各自控制區域內所有ET200M從站DP接口依次串接，在S7一40O硬件配置時。用STEP7軟件為主站和從站分配總線地址。本系統中，4個主站的DP地址都是2。

本系統中，1號PLC主站有l2個ET200M從站，分別控制了1CS，2CS，8CS、推鋼機液壓站、出鋼機液壓站、粗軋、中軋、精軋、軋機液壓站和MCC（一）（低壓配電柜）的I／O點，這些從站的DP地址為3～14；2號PLC主站有一個ET200M從站，控制了3CS上l～ 18號軋機操作的I／O點，其DP地址為3；3號PLC主站也只有一個ET200M從站，控制了3CS上1～3號飛剪操作的I／O點，其DP地址為3；4號PLC主站有7個ET200M 從站，分別控制了4CS，5CS，6CS，7AOC、冷床液壓站、精整液壓站和MCC（二）的I／O點，其DP地址為3～9。每個ET200M從站可擴展8塊S7一300 I／O模塊，在硬件配置時，STEP7為各個I／O模塊分配了輸入、輸出地址，而且從站上的I／O模塊地址與主站機架上的I／O模塊地址具有相同的意義，編程時無須考慮輸入、輸出點是在主站上還是在從站上，因而ET200M從站分散了主站PLC上的輸入、輸出點，減少了主站基槽上的I／O模塊。因為ET200M從站可以安裝在現場、操作臺等處，所以節省了大量的電纜，同時也提高了整個系統的可靠性和抗干擾能力。

5、 直流調速系統6RA70從站

本系統共有27臺6RA70系列直流調速裝置，分別控制了出鋼機、1 18號主軋機、1～3號飛剪、夾送輥、冷床、冷床移送鏈、冷床升降鏈、3號精整運輸鏈的直流電機。每臺6RA70直流調速裝置通過CBP通訊模板掛接在PROFIBUS—DP網上，作為從站，受S1—400 PLC主站的控制，數據在PROFIBUS—DP網上實現主站和從站之間的快速、精確傳輸。

PLC通過CBP訪問6RA70從站的網絡數據結構為參數過程對象PPO（Parameter Precess data Object）形式，有5種類型PPO：無參數，而過程數據為2個字或6個字（PPO3和PPO4）；有參數，且過程數據為2個、6個或10個字（PPO1，PPO2和PPO5）。硬件配置時可以用STEP7軟件根據系統在PROFIBUS—DP現場總線上傳輸的數據類型、數量選擇適當的PPO類型。本系統中，1號PLC主站對應的1號PROFIBUS—DP現場總線將6RA70從站網絡數據結構設置為PPO3方式；2號、4號PLC主站分別對應的2號、4號PROFIBUS—DP現場總線將6RA70從站網絡數據結構設置為PPO4方式；3號PLC主站對應的3號PROFIBUS—DP現場總線將6RA70從站網絡數據結構設置為PPO1方式。

6、 結語

綜上所述，南鋼公司棒材廠生產線自控系統充分運用現場總線及網絡技術，將PLC與PLC，PLC與分布式I／O從站、PLC與6RA70全數字直流傳動裝置連接起來，實現快速、準確的控制，在南鋼公司的自動控制系統的應用史上是首次。隨著現場總線及網絡技術的不斷發展、普及，這一技術將會更加廣泛、深入應用于南鋼公司其它生產線自動控制系統，使企業自動控制水平邁上新臺階。

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