PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線在無(wú)縫鋼管廠中的應(yīng)用
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CPU315-2DP最大的從站數(shù)量為12臺(tái)，超過這個(gè)數(shù)量將使網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)失敗。在減徑機(jī)區(qū)中作為從站的設(shè)備數(shù)量達(dá)到24臺(tái)，當(dāng)通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)(ESM)對(duì)減徑機(jī)區(qū)上位機(jī)WINCC采集信號(hào)時(shí)出現(xiàn)了信號(hào)丟失，最終本系統(tǒng)的CPU改為CPU317-2DP（最大的從站數(shù)量為30臺(tái)），從而實(shí)現(xiàn)了減徑機(jī)區(qū)信號(hào)的有效交換。當(dāng)需要擴(kuò)展總線的長(zhǎng)度或PROFIBUS從站數(shù)大于32個(gè)時(shí)，應(yīng)加入RS485中繼器。系統(tǒng)傳輸速率為1.5Mbit/s時(shí)，PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線最大的長(zhǎng)度是200m，減徑機(jī)區(qū)要求PROFIBUS的長(zhǎng)度為500m，這樣擴(kuò)展到500m,就需要加入兩個(gè)RS485中繼器，這就可以同時(shí)滿足長(zhǎng)度和傳輸速率的要求。在140機(jī)組無(wú)縫生產(chǎn)線的減徑機(jī)區(qū)、冷床區(qū)、軋管機(jī)區(qū)均采用了RS485中繼器[2]。
圖1 減徑機(jī)硬件組態(tài)
3 控制系統(tǒng)軟件功能實(shí)現(xiàn)
生產(chǎn)管理級(jí)的人機(jī)界面HMI、工程師站系統(tǒng)均配以WINCC 6.0工業(yè)組態(tài)軟件?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)減徑機(jī)的在線監(jiān)控，工藝生產(chǎn)參數(shù)設(shè)定、各種歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)分析，并形成各種歷史趨勢(shì)記錄曲線，為設(shè)備故障、質(zhì)量生產(chǎn)事故分析提供依據(jù)；對(duì)減徑機(jī)等設(shè)備進(jìn)行必要的操作控制、參數(shù)設(shè)定修正，動(dòng)態(tài)的顯示圖畫圖表，同時(shí)具備故障報(bào)警、顯示、存儲(chǔ)及打印等功能。
基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)配置STEP 7 V5.3編程軟件。完成功能：手動(dòng)／自動(dòng)/檢修、操作臺(tái)/機(jī)旁操作箱等工作方式選擇控制邏輯；減徑區(qū)速度調(diào)整（節(jié)）方式： 減徑機(jī)設(shè)備的啟動(dòng)、停止及緊急停車控制；手動(dòng)/自動(dòng)方式下速度級(jí)聯(lián)調(diào)節(jié)；動(dòng)態(tài)沖擊速降補(bǔ)償；事故連鎖報(bào)警，生產(chǎn)聯(lián)系信號(hào)；物料跟蹤；主傳動(dòng)間微張力控制；液壓、潤(rùn)滑、冷卻輔助系統(tǒng)控制、聯(lián)鎖及報(bào)警功能；網(wǎng)絡(luò)通訊與管理。
PLC的程序是基于STEP 7 V5.3編程軟件編寫的，由于STEP 7 V5.3采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，所以在減徑機(jī)區(qū)我們采用FC1―FC14作為14臺(tái)直流傳動(dòng)裝置的功能塊，F(xiàn)C20―FC24作為輥道變頻器和高壓水除鱗裝置的功能塊。另外采用全局?jǐn)?shù)據(jù)塊DB1-DB4，為了整條線數(shù)管理?yè)?jù)的統(tǒng)一，規(guī)定DB1為上微機(jī)WINCC的全局?jǐn)?shù)據(jù)塊，DB2作為變頻器和直流調(diào)速裝置的全局?jǐn)?shù)據(jù)塊，DB3 作為觸摸屏TP177A的全局?jǐn)?shù)據(jù)塊 ，DB4作為編碼器全局?jǐn)?shù)據(jù)塊 ，這樣大大地提高了程序的可讀性，減少了代碼維護(hù)的工作量。
另外當(dāng)CPU檢測(cè)到程序處理過程中的錯(cuò)誤和可編程控制器中的錯(cuò)誤時(shí)，CPU會(huì)調(diào)用適當(dāng)?shù)慕M織塊（OB）。如果相應(yīng)的OB塊不存在，CPU會(huì)進(jìn)入STOP模式。這意味著錯(cuò)誤的影響可以減小或根除。在減徑機(jī)區(qū)的程序中使用了如下的OB塊：I/O冗余錯(cuò)誤OB70，CPU冗余錯(cuò)誤OB72，電源故障OB81，診斷中斷OB82，CPU硬件故障OB84，編程順序錯(cuò)誤OB85，機(jī)架故障OB86，通訊故障OB87，編程錯(cuò)誤OB121，I/O訪問錯(cuò)誤OB122[3]。
4 結(jié)論
這種基于現(xiàn)場(chǎng)總線基礎(chǔ)上的控制方案，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化。從設(shè)計(jì)、安裝、投運(yùn)到正常生產(chǎn)運(yùn)行及其檢修維護(hù)，都體現(xiàn)出該控制系統(tǒng)的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在：第一，節(jié)省硬件數(shù)量與投資；第二，節(jié)省安裝費(fèi)用；第三，節(jié)省維護(hù)開銷；第四，用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)；第五，提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性。第六，減少操作維護(hù)人員, 方便調(diào)度指揮, 取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益?？傊?Profibus-DP 現(xiàn)場(chǎng)總線的成功應(yīng)用, 不僅降低成本, 簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的配置,而且提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，尤其是其靈活全面的故障診斷能力及網(wǎng)絡(luò)通訊能力, 方便了施工、調(diào)試和維護(hù), 使系統(tǒng)綜合運(yùn)行成本大幅減少, 系統(tǒng)性能大幅度提高。不僅使控制系統(tǒng)的檔次跨上了一個(gè)臺(tái)階, 而且為天津無(wú)縫鋼管廠控制系統(tǒng)的綜合調(diào)控改造打下了良好的基礎(chǔ)。本技術(shù)已成功的應(yīng)用在天津市無(wú)縫鋼管廠140機(jī)組，并于2006年4月18日全線順利投產(chǎn)。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 崔堅(jiān).西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊指南. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.6,
[2] SIMOVERT MASTERDRIVES 矢量控制書本型變頻器 西門子電氣傳動(dòng)有限公司（SEDL），2004.5
[3] 西門子(中國(guó))有限公司.SIEMENS STEP7 V5.3編程軟件
評(píng)論