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進行升級改造，在原有電控系統中，直流傳動采用模擬量調節系統，控制系統為SIEMENS公司S5系列PLC，控制系統與傳動系統間的信息交換采用點對點I/O實現，經改造后的傳動系統采用SIEMENS6RA70全數字直流調速裝置，控制系統采用GEFanuc90系列PLC，兩者間的信息交換采用PROFIBUS-DP通信網實現。 PROFIBUS根據不同的控制要求有多種系列，其中PROFIBUS-DP可實現高速傳輸，適用于分散的外部設備和自控設備之間的高速數據傳輸，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。其數據鏈路協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議決定總線數據發送權。具有反應速度快，抗干擾能力強等優點。 棒材生產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線設計年生產能力為100萬t，可實行雙切分、三切分軋制，產品規格為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中，直流傳動采用模擬量調節系統，控制系統為SIEMENS公司S5系列PLC，控制系統與傳動系統間的信息交換采用點對點I/O實現。由于受信息交換量的限制，缺乏對系統的全面監控和診斷功能，造成系統維護不便，增加了故障處理時間，也降低了生產線的作業率。 改造以后，1#～18#軋機傳動系統采用SI—EMENS6RA70全數字直流調速裝置，夾送輥傳動系統采用SIEMENSMM440全數字交流變頻裝置，它們通過PROFIBUS網實現與GEFanuc90-70PLC的通信，采用網絡數字速度給定和脈沖編碼器速度反饋，構成全數字傳動系統。該系統具有如下特點： 1）交直流傳動裝置通過CBP通信板與PROFIBUS-DP現場總線連網，大大減少了電纜使用量，降低了建設成本，還為系統提供了更大的靈活性和擴展性。 2）根據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現場總線上，通過DP高速總線，一方面迅速響應操作員發出的操作指令，另一方面與傳動設備進行高速數據通信，以便PLC根據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）為保證傳動系統的整體穩定性和可靠性，1#～3#飛剪未掛接主軋線PROFIBUS-DP現場總線網。 控制系統的組成及共配置 1．現場設備層硬件配置 系統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網的主站，完成系統控制。 2）傳動系統。1#～18#機架以及1#～3#飛剪采用SIEMENS6RA70全數字直流調速裝置，夾送輥采用SIEMENSMM440全數字交流變頻裝置，構成PROFIBUS-DP網的從站，完成主軋線軋鋼控制。 3）監控站。研華IPC—610P/PCA-6186LV工控機，采用GEFaunc公司的HMI-CIMIPLICITY軟件平臺，具備全線設備監控、參數設定、軋件跟蹤、故障診斷、模擬軋制、趨勢分析等多項功能。 2．現場設備的軟件構成 根據上述硬件結構，整個生產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，運行GEFaunc公司的HMI-CIMIPLICITY軟件，通過其組態完成工控機與PLC的鏈接。 PRCFlBUS-DP現場總線的通信 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據交換，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據的結構，可用數據被劃分為2個區域（PZD和PKW），它們以各自報文進行數據傳送。過程數據區PZD定義控制字和設定值（任務：主站到傳動裝置）或狀態信息和實際值（響應：傳動裝置到主站），參數區PKW讀出故障和一個參數的特征信息（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，通過訪問報文PZD，實現控制字和設定值或狀態字和實際值的傳輸。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交換，而傳動設備在向網絡發送數據之前要對其數據進行加工。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機需要數據文件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參數使用，無意義；Word 5狀態字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傳動的數字輸入。 2．MM440變頻裝置網絡通信字內容設定 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）。