0 引言

　　某廠粗軋機(jī)系統(tǒng)由傳動(dòng)、壓下、潤(rùn)滑、稀油等幾個(gè)部分組成，在控制上采用整體控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行、人員操作的可靠、安全、簡(jiǎn)單化。利用Profibus-DP總線技術(shù)，把各個(gè)分散的不同功能的泵站、操作臺(tái)、操作箱整合為一個(gè)S7-300控制系統(tǒng)是解決軋機(jī)系統(tǒng)控制的最好方法。在控制系統(tǒng)中S7-300主站、各個(gè)E他00M分站、觸摸屏是整個(gè)粗軋機(jī)系統(tǒng)的控制核心部分。主要用來(lái)收集和傳輸現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)，對(duì)各個(gè)泵站的參數(shù)(如壓力、溫度、液位等)進(jìn)行精確控制。通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，操作員實(shí)時(shí)了解各站的運(yùn)行參數(shù)并進(jìn)行相應(yīng)的工藝操作。

1 Profibus-DP在粗軋機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　1.1 Profibus網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　圖1所示為某軋機(jī)過(guò)程控制中的Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖1某軋機(jī)Profibus-DP過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　1.2 系統(tǒng)硬件組態(tài)

　　粗軋機(jī)系統(tǒng)由1臺(tái)上位機(jī)(DPM2)、1個(gè)Profibus-DP主站(DPMl)、Profibus-DP從站及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成；Profibus-DP總線將所有主站和從站連接成一個(gè)完整的過(guò)程控制網(wǎng)。

　　1臺(tái)上位機(jī)主站采用研華工控機(jī)，通過(guò)以太網(wǎng)和西門子通信模塊CP343使工控機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)總線相連。這樣工業(yè)PC機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)就連接成為能完成組態(tài)、運(yùn)行、操作等功能的完整的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

　　1個(gè)Profibus-DP總線主站即為CPU315—2DP的S7—300 PLC，CPU315—2DP是西門子公司推出的一款適合于中等規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的PLC，其可擴(kuò)展性好，通信能力強(qiáng)。CPU315—2DP帶2個(gè)通信接口：一個(gè)符合EN5170標(biāo)準(zhǔn)的Profibus-DP接口和一個(gè)MPI接口。通過(guò)這2個(gè)接口可以實(shí)現(xiàn)Profibus、工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)和MPI等通信。Profibus-DP接口使用九針D型插頭。

　　Profibus-DP從站包括：

　　1)采用西門子6RA70系列直流調(diào)速裝置的直流傳動(dòng)系統(tǒng)6個(gè)(開卷傳動(dòng)裝置2個(gè)、卷取機(jī)傳動(dòng)裝置2個(gè)、主機(jī)傳動(dòng)裝置2個(gè))、采用西門子MM440全數(shù)字交流變頻裝置的交流傳動(dòng)系統(tǒng)(矯直機(jī)傳動(dòng)裝置1個(gè))，交直流傳動(dòng)裝置通過(guò)CBP通信板與Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)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。并且通過(guò)中央控制單元PLC將所有傳動(dòng)點(diǎn)連接在Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線上，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)。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(lái)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。

　　2)機(jī)柜控制系統(tǒng)6個(gè)(電磁閥柜、潤(rùn)滑泵站柜、左操作箱、右操作箱、開卷操作臺(tái)、主操作臺(tái)各1個(gè))，均采用分布式I/O模塊ET200M，配合Profibus-DP接口，與主站之間通過(guò)屏蔽雙絞線傳送數(shù)據(jù)。I/O模塊下的電磁閥、氣動(dòng)閥和傳感器等連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，I/O模塊按主/從模塊向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供輸出數(shù)據(jù)并向主站或上位機(jī)饋送數(shù)據(jù)。將接近開關(guān)、操作按鈕、編碼器、電磁閥、泵站電機(jī)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分組連接至開卷操作臺(tái)、主操作臺(tái)、左右操作箱、電磁閥柜、潤(rùn)滑泵站柜等分布式I/O中，完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制及設(shè)備間聯(lián)鎖控制。

　　3)現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)顯表8個(gè)，用來(lái)顯示系統(tǒng)需要的左右卷卷徑、速度、張力、電流等參數(shù)。

4)Eview觸摸屏2個(gè)，分別用在左右操作箱來(lái)設(shè)置或顯示操作員需要的輥縫、厚度、張力、速度、電流、卷徑等參數(shù)并操作機(jī)前與機(jī)后的分段冷卻。系統(tǒng)硬件組態(tài)首先啟動(dòng)sTEP7，按照向?qū)梢粋€(gè)項(xiàng)目，并在該項(xiàng)目下點(diǎn)擊右鍵插入SIMATIC300 station。雙擊Hardware選項(xiàng)進(jìn)入Hwconfig窗口，在catalog中按照硬件實(shí)際安裝秩序和訂貨號(hào)插入機(jī)架、電源、CPU、I/O模塊等進(jìn)行硬件主站組態(tài)，在插入CPU的同時(shí)會(huì)彈出Profibus組態(tài)界面，新建Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)并按軟件組態(tài)的要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置即可。

　　然后是DP從站的組態(tài)。例如在Catalog中Profibus-DP SIMOVERT目錄下選擇MICROMAslER 4子目錄下的0 PKW，6 PzD(PPo 4)，并按照軟件組態(tài)的要求進(jìn)行站號(hào)地址設(shè)置即可，這樣就組態(tài)好了采用西門子MM440全數(shù)字交流變頻裝置的交流傳動(dòng)系統(tǒng)(即矯直機(jī)傳動(dòng)裝置)，如圖2中DP網(wǎng)下的(3)所示。6個(gè)采用西門子6RA70系列直流調(diào)速裝置的直流傳動(dòng)系統(tǒng)的組態(tài)在catalog中Profibus-DP SIMOREG目錄下選擇正確的過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象(PPO5)，并按照軟件組態(tài)的要求進(jìn)行站號(hào)地址設(shè)置即可，組態(tài)后如圖2中的(4)～(9)所示。然后是6個(gè)分布式I/O模塊E他00M的組態(tài)，在catalog中Profibus-DP DP I/O slaves目錄下進(jìn)行組態(tài)，如圖2中的(10)～(15)所示?，F(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)碼顯示表組態(tài)如圖2中(16)～(20)和(23)～(25)所示。Eview觸摸屏的組態(tài)如圖2中(21)和(22)所示。系統(tǒng)硬件組態(tài)如圖2所示。

圖2系統(tǒng)硬件組態(tài)

　　1.3 系統(tǒng)軟件組態(tài)

　　WinCC工作站與s7—300 PLc之間的數(shù)據(jù)通信硬件連接建立后，還需要在軟件方面進(jìn)行配置。該系統(tǒng)采用SIMATIC S7—300的編程工具STEP7M7，完成硬件組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、PLc程序編寫、測(cè)試和調(diào)試，在主站S7—300 PLC上，要對(duì)DP進(jìn)行組態(tài)，通過(guò)sTEP7軟件包結(jié)合Pr06Drive的定義程序來(lái)進(jìn)行站號(hào)設(shè)定，主站PLC設(shè)為2，設(shè)定Profibus-DP主站通信速率為187．5 kbit/s。組態(tài)的關(guān)鍵是正確地選擇Profibus-DP的方式，即PPO的類型。在從站上，同樣要正確地組態(tài)通信參數(shù)。從站站號(hào)依次設(shè)為3，4，5，6，7，8，9，10等。從站為分布式I/0模塊E他00M時(shí)，不需要單獨(dú)編程，只需將模塊的BuS開關(guān)設(shè)置成與站號(hào)地址一致即可。

　　1.4 WinCC監(jiān)控系統(tǒng)

　　上位機(jī)軟件采用SIMATIC WinCC組態(tài)軟件舊1，該軟件是一個(gè)基于多任務(wù)、多平臺(tái)、實(shí)時(shí)性好、開放性好的集成軟件包，具有良好的開放性和靈活性，組態(tài)簡(jiǎn)便、高效，內(nèi)置所有scADA功能。提供了適用于工業(yè)的圖形顯示、消息、歸檔以及報(bào)表的功能模板，也提供了實(shí)時(shí)過(guò)程監(jiān)控、報(bào)警和報(bào)警管理、歷史趨勢(shì)查詢、多級(jí)安全管理、方便的系統(tǒng)擴(kuò)展、網(wǎng)絡(luò)等功能，集成了COM／DCOM、OC、VBA、Activex等先進(jìn)的現(xiàn)代軟件技術(shù)，使所有的應(yīng)用組件都可以無(wú)縫集成到一個(gè)系統(tǒng)中，并且數(shù)據(jù)可以很方便地在網(wǎng)絡(luò)上共享。高性能的過(guò)程耦合，快速的畫面更新，以及可靠的數(shù)據(jù)使其具有高度的實(shí)用性。

　　監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面簡(jiǎn)潔明了，能使操作人員直觀地了解現(xiàn)場(chǎng)工作的狀況，同時(shí)通過(guò)設(shè)備工作狀況的動(dòng)態(tài)模擬還原現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，使監(jiān)控界面更加直觀。畫面合理的布局設(shè)計(jì)，管理菜單和控制操作菜單合理的劃分，使整個(gè)界面清晰、美觀，并且方便操作員操作，充分反映出現(xiàn)代化企業(yè)車間生產(chǎn)控制操作的應(yīng)用特點(diǎn)。

　　粗軋機(jī)系統(tǒng)中，需要監(jiān)控的設(shè)備和數(shù)據(jù)比較多，不可能都顯示在一張畫面上，所以按照工藝的不同功能分別放在多張畫面內(nèi)，并將畫面對(duì)象連接到已創(chuàng)建好的外部變量，這些變量可以和S7—300 PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，即相當(dāng)于畫面中各對(duì)象與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在畫面上監(jiān)視和控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

2 結(jié)論

　　經(jīng)過(guò)軟、硬件的組態(tài)后，就形成了整個(gè)粗軋機(jī)系統(tǒng)的Profibus-DP通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)主站對(duì)從站的通信控制實(shí)現(xiàn)了軋制過(guò)程的自動(dòng)控制。系統(tǒng)使用西門子通信模塊CP343，通信距離有限制，如果PLC柜到主操作臺(tái)的電纜溝距離較長(zhǎng)，會(huì)存在與工控機(jī)通信不上的問(wèn)題。另外現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中，要注意現(xiàn)場(chǎng)各類干擾源以及接地系統(tǒng)對(duì)總線通信的影響。該粗軋機(jī)系統(tǒng)將總線技術(shù)與西門子PLC相結(jié)合控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，組成了實(shí)時(shí)、可靠的全集成自動(dòng)化控制系統(tǒng)，滿足各種工藝需求，對(duì)于生產(chǎn)工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展具有積極意義。實(shí)踐表明，該系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單實(shí)用、運(yùn)行穩(wěn)定可靠且操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，為企業(yè)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。