廣東韶關鋼鐵集團有限公司（以下簡稱“韶鋼”）煉軋廠對軋線電控系統(tǒng)進行升級改造，在原有電控系統(tǒng)中，直流傳動采用模擬量調節(jié)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)為SIEMENS公司S5系列PLC，控制系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)間的信息交換采用點對點I/O實現(xiàn)，經(jīng)改造后的傳動系統(tǒng)采用SIEMENS6RA70全數(shù)字直流調速裝置，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)實現(xiàn)。
　　PROFIBUS根據(jù)不同的控制要求有多種系列，其中PROFIBUS-DP可實現(xiàn)高速傳輸，適用于分散的外部設備和自控設備之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，用于連接PROFIBUS-PA和加工自動化。采用RS485通信標準，傳輸速率從9.6Kbit/s到12Mbit/s，傳輸距離100～1200m（與傳輸速率有關）。物理介質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。具有反應速度快，抗干擾能力強等優(yōu)點。


　　棒材生產(chǎn)線的設備流程及控制特點
1．主軋線工藝簡介
　　韶鋼煉軋廠棒材生產(chǎn)線設計年生產(chǎn)能力為100萬t，可實行雙切分、三切分軋制，產(chǎn)品規(guī)格為Φ12～40mm范圍內的圓鋼和螺紋鋼。
　　主要的工藝設備有：主軋機（18架）、飛剪（3臺）、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．技術特點
　　在韶鋼煉軋廠棒材線原電控系統(tǒng)中，直流傳動采用模擬量調節(jié)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)為SIEMENS公司S5系列PLC，控制系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)間的信息交換采用點對點I/O實現(xiàn)。由于受信息交換量的限制，缺乏對系統(tǒng)的全面監(jiān)控和診斷功能，造成系統(tǒng)維護不便，增加了故障處理時間，也降低了生產(chǎn)線的作業(yè)率。
　　改造以后，1#～18#軋機傳動系統(tǒng)采用SI—EMENS6RA70全數(shù)字直流調速裝置，夾送輥傳動系統(tǒng)采用SIEMENSMM440全數(shù)字交流變頻裝置，它們通過PROFIBUS網(wǎng)實現(xiàn)與GEFanuc90-70PLC的通信，采用網(wǎng)絡數(shù)字速度給定和脈沖編碼器速度反饋，構成全數(shù)字傳動系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有如下特點：
　　1）交直流傳動裝置通過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，降低了建設成本，還為系統(tǒng)提供了更大的靈活性和擴展性。
　　2）根據(jù)軋材精度要求高的特點，各傳動點上采用了旋轉編碼器測速方式，以提高速度控制精度。
　　3）通過中央控制單元PLC將所有傳動點連接在PROFIBUS現(xiàn)場總線上，通過DP高速總線，一方面迅速響應操作員發(fā)出的操作指令，另一方面與傳動設備進行高速數(shù)據(jù)通信，以便PLC根據(jù)傳送上來的電動機電流、電壓的實際大小及時作出必要的處理。
　　4）為保證傳動系統(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)場設備層硬件配置
　　系統(tǒng)控制分以下三個部分，硬件設備層如圖2所示。 　　1）控制核心。GEFaunc90—70PLC（CPU935帶浮點運算）構成PROFIBUS—DP網(wǎng)的主站，完成系統(tǒng)控制。
　　2）傳動系統(tǒng)。1#～18#機架以及1#～3#飛剪采用SIEMENS6RA70全數(shù)字直流調速裝置，夾送輥采用SIEMENSMM440全數(shù)字交流變頻裝置，構成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，采用GEFaunc公司的HMI-CIMIPLICITY軟件平臺，具備全線設備監(jiān)控、參數(shù)設定、軋件跟蹤、故障診斷、模擬軋制、趨勢分析等多項功能。

2．現(xiàn)場設備的軟件構成
　　根據(jù)上述硬件結構，整個生產(chǎn)控制軟件分為工控機軟件和PLC軟件兩部分，在工控機預裝Windows2000操作系統(tǒng)，運行GEFaunc公司的HMI-CIMIPLICITY軟件，通過其組態(tài)完成工控機與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，即在一個邏輯環(huán)中，主站成為一個確定時間窗口的令牌保持者，在這個時間窗口內，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，通過整流調速裝置以及變頻器配備的CBP通信板，周期性地與從站進行數(shù)據(jù)交換，傳動裝置作為從站有惟一明確的站地址。
　　傳動裝置的CBP通信板定義了可用數(shù)據(jù)的結構，可用數(shù)據(jù)被劃分為2個區(qū)域（PZD和PKW），它們以各自報文進行數(shù)據(jù)傳送。過程數(shù)據(jù)區(qū)PZD定義控制字和設定值（任務：主站到傳動裝置）或狀態(tài)信息和實際值（響應：傳動裝置到主站），參數(shù)區(qū)PKW讀出故障和一個參數(shù)的特征信息（如軋機的基速和最大轉速）。
　　PLC通過訪問報文PKW部分，可以觀察和更改傳動裝置任意參數(shù)，通過訪問報文PZD，實現(xiàn)控制字和設定值或狀態(tài)字和實際值的傳輸。為了保證信息的對應性，PLC在編程時對相應的寄存器要進行字節(jié)交換，而傳動設備在向網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)據(jù)之前要對其數(shù)據(jù)進行加工。因此PLC要對傳送上來的速度、電壓等變量進行量綱變換后才能使用。

1．6RA70直流調速裝置網(wǎng)絡通信字內容設定
　　（1）CBP通信板設定
　　通信板CBP是小板，附著在6RA70的ADB板上，PC機需要數(shù)據(jù)文件SIEM8045.GSD。
　　通信站號地址設定，PLC對應相同站號地址。
　　（2）PLC到傳動的通信設定
　　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#機架：Word9第0位為“1”勵磁反向控制。
　　（3）傳動到PLC的通信設定
　　Word1～4作為PKW參數(shù)使用，無意義；Word 5狀態(tài)字1；Word6當前故障碼；Word7傳動的速度反饋；Word8傳動的實際電流反饋；Word9傳動的實際轉矩反饋；Word210傳動的數(shù)字輸入。

2．MM440變頻裝置網(wǎng)絡通信字內容設定
　　該裝置完成對出爐側（粗軋前）夾送輥的傳動任務，也附帶一塊CBP通信板。站號地址設定P918-21（傳動D21）。
　　上位機PROFIBUS網(wǎng)配置文件裝載Siem08b5.gsd文件，通信字類型：OPKW+4PZD（只需4個通信寄存器）。