基于PROFIBUS DP的連鑄拉矯變頻控制系統(tǒng)
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在鋼鐵工業(yè)連鑄工藝環(huán)節(jié)，拉坯速度是整個連鑄過程關(guān)鍵的工藝參數(shù)，拉速的準確、可靠、穩(wěn)定控制是確保鑄坯質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵，也是連鑄生產(chǎn)過程控制領(lǐng)域中的核心技術(shù)。由于在板坯連鑄機上有多臺變頻器需要進行控制，傳統(tǒng)的plc模擬量輸出控制，加大了成本和維護工作量，隨著現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐漸成熟，總線控制在冶金行業(yè)取得越來越多成功的應(yīng)用。
針對基于profibus dp總線的變頻器控制方式在很多資料上進行過詳細說明，現(xiàn)以通俗簡單的方式進行講述。濟鋼第三煉鋼廠引進vai(奧鋼聯(lián))的板坯連鑄機中，為了實現(xiàn)對多達20臺拉矯電機的控制，采用了基于profibus dp現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)，通過plc進行交流變頻器控制，從而實現(xiàn)鑄機拉速控制。雖然基于profibus dp現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，但對設(shè)備維護者或初學(xué)者來說，其控制原理和程序編寫顯得尤為重要，了解和掌握其通訊方式和原理對自身業(yè)務(wù)和問題處理等綜合技能將是一個質(zhì)的提高。
2 plc與變頻器的通訊概要
為了對拉矯電機進行控制，plc中的控制器要隨時從變頻器中讀取每臺電機的實際力矩、頻率。濟鋼第三煉鋼廠引進vai(奧鋼聯(lián))的板坯連鑄機中，plc采用了siemens的s7-400系列的plc，變頻器采用siemens書本型變頻器(masterdrivers vc)， 它們之間采用profibus dp總線進行通訊。
profibus是符合歐洲標準 en 50170的一種現(xiàn)場總線標準，它主要采用osi通訊協(xié)議層中的1-2層。主站與主站之間 profibus是根據(jù)令牌傳遞過程工作的，即在一個邏輯環(huán)中，主站成為一個確定時間窗口的令牌保持著，在這個時間窗口內(nèi)，擁有令牌的主站能夠與其他主站通訊。同時它使用一個較低的主-從過程，實現(xiàn)與從站通訊。這里采用了profibus-dp總線方式，允許在plc和傳動裝置(例如，變頻器)之間進行快速的數(shù)據(jù)交換。對傳動裝置的存取總是按照主從方式進行的，傳動裝置總是從站，且每個從站本身都有明確的地址。profibus周期性傳輸?shù)膱笪慕Y(jié)構(gòu)如下所示：
各符號的意義如下：
對于傳動裝置可用數(shù)據(jù)區(qū)被劃分成2個數(shù)據(jù)區(qū)，它們以各自的報文進行數(shù)據(jù)傳送。
過程數(shù)據(jù)區(qū)(pzd)：控制字和設(shè)定值；或狀態(tài)字和實際值。
參數(shù)區(qū)(pkw)：用于讀寫參數(shù)，讀出故障信息等。
根據(jù)自動化網(wǎng)絡(luò)中傳動裝置的任務(wù)不同，用于profibus-dp主站到變頻器通訊類型的ppo被分為5種。在這套系統(tǒng)中采用了ppo2型通訊報文，它的報文結(jié)構(gòu)如下所示：
pkw：參數(shù)標識符值
pzd：過程數(shù)據(jù)
pke：參數(shù)標識符
ind：索引
pwe：參數(shù)值
stw：控制字
zsw：狀態(tài)字
hsw：主設(shè)定值
hiw：主實際值
3 profibus dp總線變頻控制系統(tǒng)構(gòu)成
連鑄機控制系統(tǒng)包括多個plc控制子系統(tǒng)組成，如：鑄流plc、公共plc、儀表plc、后部plc等，其中鑄流plc實現(xiàn)拉矯、扇形段設(shè)備控制等。plc采用s7-400dp，變頻器采用西門子6es7系列，plc和變頻器之間通過profibus dp現(xiàn)場總線進行數(shù)據(jù)通信。
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