基于過程現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的群控系統(tǒng)

1引言
隨著中國由鋼鐵大國向鋼鐵強(qiáng)國目標(biāo)的邁進(jìn)，冶金裝備正朝著大型化、現(xiàn)代化、自動(dòng)化的方向迅猛發(fā)展。從單元控制裝置、單體設(shè)備自動(dòng)化以至于全線的自動(dòng)化系統(tǒng)和全廠全公司的生產(chǎn)管理的控制系統(tǒng)正逐漸遍布于選礦、冶煉、軋制等冶金工業(yè)的各個(gè)方面。冶金自動(dòng)化裝備技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用使冶金產(chǎn)品的質(zhì)量和冶金生產(chǎn)線的作業(yè)率獲得極大的提高，新產(chǎn)品、新工藝的開發(fā)周期大為縮短，獲得了極其顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
目前，隨著過程控制技術(shù)，自動(dòng)化儀表技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟和發(fā)展，冶金自動(dòng)化裝備技術(shù)又發(fā)生了一次技術(shù)變革，這次革命的基礎(chǔ)就是現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)生。現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)，它的關(guān)鍵標(biāo)志是能支持雙向、多節(jié)點(diǎn)、總線式的全數(shù)字通信。自總線技術(shù)誕生以來。各國相繼制定了現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，其中主要的有控制局域網(wǎng)絡(luò)CAN（ControllerAreaNet-work）,局部操作網(wǎng)絡(luò)LonWorks（LocalOperatingNetwork）,過程現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus（ProcessFieldBus）和HART（HighwayAddressableRemoteTransducer）等。
同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展、變頻器產(chǎn)品的可靠性也有了很大的提高，人們從對(duì)變頻器的應(yīng)用已從單臺(tái)變頻器調(diào)速系統(tǒng)開始向多臺(tái)變頻器群控系統(tǒng)發(fā)展。
安陽鋼鐵集團(tuán)有限公司隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的深層次發(fā)展，冶金設(shè)備裝備大型化、自動(dòng)化水平迅速提高，特別是在交直流傳動(dòng)領(lǐng)域，已取得相當(dāng)成熟經(jīng)驗(yàn)。下面介紹的是在安鋼獲得極大成功的基于Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)上的6SE70變頻器群控系統(tǒng)。
2Profibus控制系統(tǒng)特點(diǎn)
Profibus是符合德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50179的現(xiàn)場(chǎng)總線。包括Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA三部分。它們只采用了OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層。Profibus支持主從方式、純主方式、多主多從通信方式。主站對(duì)總線具有控制權(quán)。主站間通過傳遞令牌來傳遞對(duì)總線的控制權(quán)，取得控制權(quán)的主站，可向從站發(fā)送、獲取信息。Profibus適用于制造自動(dòng)化和過程自動(dòng)化。
Profibus-DP是針對(duì)變頻器等電氣傳動(dòng)系統(tǒng)要求動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的特點(diǎn)而由SIMENS等13家公司組成的ISP組織推出的現(xiàn)場(chǎng)總線。這種形式的現(xiàn)場(chǎng)總線具有高的數(shù)據(jù)傳輸率，快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間和極強(qiáng)的抗干擾性。Profibus-DP訪問方法采用EN5017中規(guī)定的，帶有主/從關(guān)系的令牌傳送原理，只有主站能接受令牌，從站不能接受傳輸權(quán)限。通過指定連接從站（變頻器）的CBP板進(jìn)行直接編址。
Profibus-DP在多變頻器系統(tǒng)中的應(yīng)用具有很大的優(yōu)越性:①控制室和現(xiàn)場(chǎng)變頻器間可利用多種傳輸介質(zhì)，如雙絞線、光纖、同軸電纜等，提高了不同場(chǎng)合的適應(yīng)性;②系統(tǒng)中的多臺(tái)變頻器只用1條物理介質(zhì)完成數(shù)據(jù)傳輸，從而節(jié)省大量現(xiàn)場(chǎng)接線，使安裝簡(jiǎn)便且工程造價(jià)低;③采用了數(shù)字信號(hào)傳輸技術(shù)，避免了信號(hào)衰減和共模干擾，還可實(shí)現(xiàn)檢錯(cuò)功能。從而極大地提高了信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院途?④隨著變頻器的性能和可靠性的提高，其就地處理數(shù)據(jù)的功能增強(qiáng)。大多數(shù)時(shí)間內(nèi)，變頻器只接受頻率指令運(yùn)行，這種現(xiàn)場(chǎng)總線的分散性和變頻器本身的智能性的統(tǒng)一，使得整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性得到大大加強(qiáng);⑤由于變頻器的運(yùn)行直接由上一級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用軟件控制，所以當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)工藝改變時(shí)只需要更改應(yīng)用軟件就可以了，不用再重新進(jìn)行布線，使系統(tǒng)的靈活性大大加強(qiáng);⑥由Profibus-DP組成的變頻器系統(tǒng)是一種全開放的系統(tǒng)。不同廠家的變頻器都可掛到同一總線上運(yùn)行，解決了因不同品牌不兼容而帶來的麻煩。