廣東韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)有限公司（以下簡稱“韶鋼”）煉軋廠對(duì)軋線電控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，在原有電控系統(tǒng)中,，直流傳動(dòng)采用模擬量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)為SIEMENS公司S5系列PLC,，控制系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)間的信息交換采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)I/O實(shí)現(xiàn),，經(jīng)改造后的傳動(dòng)系統(tǒng)采用SIEMENS6RA70全數(shù)字直流調(diào)速裝置，控制系統(tǒng)采用GEFanuc90系列PLC,，兩者間的信息交換采用PROFIBUS-DP通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn),。
　　PROFIBUS根據(jù)不同的控制要求有多種系列，其中PROFIBUS-DP可實(shí)現(xiàn)高速傳輸,，適用于分散的外部設(shè)備和自控設(shè)備之間的高速數(shù)據(jù)傳輸,，用于連接PROFIBUS-PA和加工自動(dòng)化。采用RS485通信標(biāo)準(zhǔn),，傳輸速率從9.6Kbit/s到12Mbit/s,，傳輸距離100～1200m（與傳輸速率有關(guān)）。物理介質(zhì)通常采用雙絞屏蔽電纜,，總線接頭采用9針D型插頭接線,，方便簡單、容易擴(kuò)展,。其數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議是主從方式的令牌傳遞,，主站與從站之間以主從方式通信，各主站之間由令牌協(xié)議決定總線數(shù)據(jù)發(fā)送權(quán),。具有反應(yīng)速度快,，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。


　　棒材生產(chǎn)線的設(shè)備流程及控制特點(diǎn)
1．主軋線工藝簡介
　　韶鋼煉軋廠棒材生產(chǎn)線設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力為100萬t,，可實(shí)行雙切分,、三切分軋制，產(chǎn)品規(guī)格為Φ12～40mm范圍內(nèi)的圓鋼和螺紋鋼,。
　　主要的工藝設(shè)備有：主軋機(jī)（18架）,、飛剪（3臺(tái)）、冷剪,、冷床,、冷床輥道等。工藝流程見圖1所示,。 圖1 主軋線工藝流程
2．技術(shù)特點(diǎn)
　　在韶鋼煉軋廠棒材線原電控系統(tǒng)中,，直流傳動(dòng)采用模擬量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)為SIEMENS公司S5系列PLC,，控制系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)間的信息交換采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)I/O實(shí)現(xiàn),。由于受信息交換量的限制,，缺乏對(duì)系統(tǒng)的全面監(jiān)控和診斷功能，造成系統(tǒng)維護(hù)不便,，增加了故障處理時(shí)間,，也降低了生產(chǎn)線的作業(yè)率。
　　改造以后,，1#～18#軋機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)采用SI—EMENS6RA70全數(shù)字直流調(diào)速裝置,，夾送輥傳動(dòng)系統(tǒng)采用SIEMENSMM440全數(shù)字交流變頻裝置，它們通過PROFIBUS網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與GEFanuc90-70PLC的通信,，采用網(wǎng)絡(luò)數(shù)字速度給定和脈沖編碼器速度反饋,，構(gòu)成全數(shù)字傳動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：
　　1）交直流傳動(dòng)裝置通過CBP通信板與PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線連網(wǎng),，大大減少了電纜使用量,，降低了建設(shè)成本，還為系統(tǒng)提供了更大的靈活性和擴(kuò)展性,。
　　2）根據(jù)軋材精度要求高的特點(diǎn),，各傳動(dòng)點(diǎn)上采用了旋轉(zhuǎn)編碼器測速方式，以提高速度控制精度,。
　　3）通過中央控制單元PLC將所有傳動(dòng)點(diǎn)連接在PROFIBUS現(xiàn)場總線上,，通過DP高速總線，一方面迅速響應(yīng)操作員發(fā)出的操作指令,，另一方面與傳動(dòng)設(shè)備進(jìn)行高速數(shù)據(jù)通信,，以便PLC根據(jù)傳送上來的電動(dòng)機(jī)電流、電壓的實(shí)際大小及時(shí)作出必要的處理,。
　　4）為保證傳動(dòng)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和可靠性,，1#～3#飛剪未掛接主軋線PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)。


控制系統(tǒng)的組成及共配置
1．現(xiàn)場設(shè)備層硬件配置
　　系統(tǒng)控制分以下三個(gè)部分,，硬件設(shè)備層如圖2所示,。 　　1）控制核心。GEFaunc90—70PLC（CPU935帶浮點(diǎn)運(yùn)算）構(gòu)成PROFIBUS—DP網(wǎng)的主站,，完成系統(tǒng)控制,。
　　2）傳動(dòng)系統(tǒng)。1#～18#機(jī)架以及1#～3#飛剪采用SIEMENS6RA70全數(shù)字直流調(diào)速裝置,，夾送輥采用SIEMENSMM440全數(shù)字交流變頻裝置,，構(gòu)成PROFIBUS-DP網(wǎng)的從站，完成主軋線軋鋼控制,。
　　3）監(jiān)控站,。研華IPC—610P/PCA-6186LV工控機(jī)，采用GEFaunc公司的HMI-CIMIPLICITY軟件平臺(tái),，具備全線設(shè)備監(jiān)控,、參數(shù)設(shè)定,、軋件跟蹤、故障診斷,、模擬軋制,、趨勢(shì)分析等多項(xiàng)功能。

2．現(xiàn)場設(shè)備的軟件構(gòu)成
　　根據(jù)上述硬件結(jié)構(gòu),，整個(gè)生產(chǎn)控制軟件分為工控機(jī)軟件和PLC軟件兩部分,，在工控機(jī)預(yù)裝Windows2000操作系統(tǒng)，運(yùn)行GEFaunc公司的HMI-CIMIPLICITY軟件,，通過其組態(tài)完成工控機(jī)與PLC的鏈接。


PRCFlBUS-DP現(xiàn)場總線的通信
　　PROHBUS-DP是以令牌傳遞方式工作的總線,，即在一個(gè)邏輯環(huán)中,，主站成為一個(gè)確定時(shí)間窗口的令牌保持者，在這個(gè)時(shí)間窗口內(nèi),，擁有令牌的主站能與其他從站通信,。PROHBUS-DP主要使用主從方式，通過整流調(diào)速裝置以及變頻器配備的CBP通信板,，周期性地與從站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,，傳動(dòng)裝置作為從站有惟一明確的站地址。
　　傳動(dòng)裝置的CBP通信板定義了可用數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu),，可用數(shù)據(jù)被劃分為2個(gè)區(qū)域（PZD和PKW）,，它們以各自報(bào)文進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。過程數(shù)據(jù)區(qū)PZD定義控制字和設(shè)定值（任務(wù)：主站到傳動(dòng)裝置）或狀態(tài)信息和實(shí)際值（響應(yīng)：傳動(dòng)裝置到主站）,，參數(shù)區(qū)PKW讀出故障和一個(gè)參數(shù)的特征信息（如軋機(jī)的基速和最大轉(zhuǎn)速）,。
　　PLC通過訪問報(bào)文PKW部分，可以觀察和更改傳動(dòng)裝置任意參數(shù),，通過訪問報(bào)文PZD,，實(shí)現(xiàn)控制字和設(shè)定值或狀態(tài)字和實(shí)際值的傳輸。為了保證信息的對(duì)應(yīng)性,，PLC在編程時(shí)對(duì)相應(yīng)的寄存器要進(jìn)行字節(jié)交換,，而傳動(dòng)設(shè)備在向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)之前要對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行加工。因此PLC要對(duì)傳送上來的速度,、電壓等變量進(jìn)行量綱變換后才能使用,。

1．6RA70直流調(diào)速裝置網(wǎng)絡(luò)通信字內(nèi)容設(shè)定
　　（1）CBP通信板設(shè)定
　　通信板CBP是小板,，附著在6RA70的ADB板上,，PC機(jī)需要數(shù)據(jù)文件SIEM8045.GSD。
　　通信站號(hào)地址設(shè)定,，PLC對(duì)應(yīng)相同站號(hào)地址,。
　?。?）PLC到傳動(dòng)的通信設(shè)定
　　Wordl-4作為PKW參數(shù)使用，無意義,；Word5控制字P648.02=3001（K3001）,；Word6速度給定P644.02=3002（K3002）；WOrd7～Word8,，Word10=0不用,；1～14#機(jī)架：Word9第0位為“1”勵(lì)磁反向控制。
　?。?）傳動(dòng)到PLC的通信設(shè)定
　　Word1～4作為PKW參數(shù)使用,，無意義；Word 5狀態(tài)字1,；Word6當(dāng)前故障碼,；Word7傳動(dòng)的速度反饋；Word8傳動(dòng)的實(shí)際電流反饋,；Word9傳動(dòng)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩反饋,；Word210傳動(dòng)的數(shù)字輸入。

2．MM440變頻裝置網(wǎng)絡(luò)通信字內(nèi)容設(shè)定
　　該裝置完成對(duì)出爐側(cè)（粗軋前）夾送輥的傳動(dòng)任務(wù),，也附帶一塊CBP通信板,。站號(hào)地址設(shè)定P918-21（傳動(dòng)D21）。
　　上位機(jī)PROFIBUS網(wǎng)配置文件裝載Siem08b5.gsd文件,，通信字類型：OPKW+4PZD（只需4個(gè)通信寄存器）,。