摘 要:本文簡述了Profibus-DP現場總線控制系統在鋼鐵企業中的應用。給出了系統的網絡結構及計算機與變頻器之間的通訊協議。并描述了變頻器的Profibus-DP現場總線控制系統的功能碼設置步驟和編程過程。該系統接線簡單、維護方便、工作可靠，是冶金自動化傳動領域裝備技術發展與應用推廣的方向。 Convertor Group Control System based on profibus-Dp technology Jia Qingyong Mang Hongli Guo Hong Zhao Daikun Abstract: This paper described the convertor profilous-Dp control system which was used successfully in Angang .The network structure of the system and the communication agreement between the computer and the convertor are given. And it described the kinetic energy code’s setting steps and program process for convertor Profibus-DP control system. In the systerm, the connection is very simple, maintance is very convenient and the system works very stablely. This system is the direction for the equipment technology development and application in metallurgy automatic devices field. Key Words: profibus-Dp technology, convertor group control system 1 引 言 隨著中國由鋼鐵大國向鋼鐵強國目標的邁進，冶金裝備正朝著大型化、現代化、自動化的方向迅猛發展。從單元控制裝置、單體設備自動化以至于全線的自動化系統和全廠全公司的生產管理的控制系統正逐漸遍布于選礦、冶煉、軋制等冶金工業的各個方面。冶金自動化裝備技術的發展與應用使冶金產品的質量和冶金生產線的作業率獲得極大的提高，新產品、新工藝的開發周期大為縮短，獲得了極其顯著的經濟效益。 目前，隨著過程控制技術，自動化儀表技術和計算機技術的成熟和發展，冶金自動化裝備技術又發生了一次技術變革，這次革命的基礎就是現場總線的產生。現場總線是連接智能現場設備和自動化系統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡，它的關鍵標志是能支持雙向、多節點、總線式的全數字通信。自總線技術誕生以來。各國相繼制定了現場總線標準，其中主要的有控制局域網絡CAN（Controller Area Net-work）,局部操作網絡Lon Works（Local Operating Network）,過程現場總線Profibus（Process Field Bus）和HART（Highway Addressable Remote Transducer）等。 同時，隨著計算機技術和電力電子技術的發展、變頻器產品的可靠性也有了很大的提高，人們從對變頻器的應用已從單臺變頻器調速系統開始向多臺變頻器群控系統發展。 安陽鋼鐵集團有限公司隨著產品結構調整的深層次發展，冶金設備裝備大型化、自動化水平迅速提高，特別是在交直流傳動領域，已取得相當成熟經驗。下面介紹的是在安鋼獲得極大成功的基于Profibus-DP現場總線技術上的6SE70變頻器群控系統。 2 Profibus控制系統特點 Profibus是符合德國國家標準DIN19245和歐洲標準EN50179的現場總線。包括Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA三部分。它們只采用了OSI模型的物理層、數據鏈路層、應用層。Profibus支持主從方式、純主方式、多主多從通信方式。主站對總線具有控制權。主站間通過傳遞令牌來傳遞對總線的控制權，取得控制權的主站，可向從站發送、獲取信息。Profibus適用于制造自動化和過程自動化。 Profibus-DP是針對變頻器等電氣傳動系統要求動態響應快的特點而由SIMENS等13家公司組成的ISP組織推出的現場總線。這種形式的現場總線具有高的數據傳輸率，快的動態響應時間和極強的抗干擾性。Profibus-DP訪問方法采用EN5017中規定的，帶有主/從關系的令 牌傳送原理，只有主站能接受令牌，從站不能接受傳輸權限。通過指定連接從站（變頻器）的CBP板進行直接編址。 Profibus-DP在多變頻器系統中的應用具有很大的優越性:①控制室和現場變頻器間可利用多種傳輸介質，如雙絞線、光纖、同軸電纜等，提高了不同場合的適應性;②系統中的多臺變頻器只用1條物理介質完成數據傳輸，從而節省大量現場接線，使安裝簡便且工程造價低;③采用了數字信號傳輸技術，避免了信號衰減和共模干擾，還可實現檢錯功能。從而極大地提高了信號傳輸的可靠性和精度;④隨著變頻器的性能和可靠性的提高，其就地處理數據的功能增強。大多數時間內，變頻器只接受頻率指令運行，這種現場總線的分散性和變頻器本身的智能性的統一，使得整個控制系統的可靠性得到大大加強;⑤由于變頻器的運行直接由上一級自動化系統的應用軟件控制，所以當現場工藝改變時只需要更改應用軟件就可以了，不用再重新進行布線，使系統的靈活性大大加強;⑥由Profibus-DP組成的變頻器系統是一種全開放的系統。不同廠家的變頻器都可掛到同一總線上運行，解決了因不同品牌不兼容而帶來的麻煩。 2 Profibus-DP的變頻器控制系統網絡及通訊協議 西門子6SE70系列變頻器的Profibus-DP通訊卡為CBP，插在變頻器中，由基本裝置提供電源。CBP有1個9針D型插座用于連接到Profibus-DP系統中去。電纜線連成的現場總線系統如圖1所示 在本系統中，上一級自動化系統作為主站，變頻器作為從站工作時，主站向變頻器傳送運行指令，同時接受變頻器反饋回來的運行狀態及故障報警狀態。 變頻器現場總線控制系統若從軟件角度看，其核心內容是現場總線的通訊協議。Profibus-DP的通訊協議的數據電報結構分為協議頭、網絡數據和協議層。網絡數據即PPO包括參數值PKW及過程數據PZD，參數值PKW是變頻器運行時要定義的一些功能碼，如最大頻率，加/減速時間、基本頻率等。過程數據PZD是變頻器運行過程中要輸入/輸出的一些數據值，如頻率給定值，速度反饋值、電流反饋值等。Profibus-DP共有2類5種類型的PPO:一類是無PKW而有2個字或6個字的PZD，另一類是有PKW且還有2個字、6個字或10個字的PZD。將網絡數據這樣分類定義的目的是為了完成不同的任務，即PKW的傳輸與PZD 的傳輸互不影響，均各自獨立工作，從而使變頻器能夠按照上一級自動化系統的指令運行。 3 變頻器運行設置 變頻器群控系統應用現場總線連成網絡后，除了在上一級自動化系統進行編程外，在每個變頻器上也要進行適當的參數設置。 3.1 變頻器的基本設置 6SE70系列變頻器插入CBP卡后，組成如圖1所示的現場總線控制系統，它的設置步驟如圖2所示。 其中P053、P060、P711-P721，P918是變頻器的功能碼。這些功能碼必須經過設定后，變頻器才能和上一級自動化系統進行數據交換，完成電機調速功能。 3.2 過程數據PZD的連接 變頻器運行時，只有將頻率設定值和速度實際值與實際的控制通道連接起來，變頻器才能按照主站的指令運行，同時將實際值反饋到主站。系統工作時，CBP將接收到的數據存儲在自身的內存中，然后通過模擬量連接器，將每一個過程數據PZDi（i=1-10）與控制通道連接起來。例如過程數據PZD2通過模擬量連接器K3002作為頻率主設定。如圖3 PKW:參數標識值;PZD:過程數值;STW:控制字; HSW:主設定值;HIW:主實設際值 在圖3中K3001-K3010為16位單字模擬量連接器;KK3032、KK3035、KK3036為32位雙字模擬量連接器，B3100-B3115為開關量連接器，用于連接PZD的第1個字。P734是用于選擇狀態實際值連接量的功能碼，P554是用于選擇變頻器啟動和停止功能連接量的功能碼。在變頻器上，主給定控制通道所設定為:P554.1=B3100（控制字0位）、P555.1=B3101（控制字1位）、P443.1=B3102（主設定）、P588.1=3411（控制字28位），實際值控制通道的設定為P734.1=K032（狀態字1）、P734.2=KK151（實際速度值）P734.4=K033（狀態字2）。變頻器通過上述設置后，即可按照上一級自動化系統的要求運行。 4 結語 變頻器群控系統采用了Profibus-DP現場總線控制模式后，不但整個系統可靠性強，操作簡便，而且可根據工藝需要進行靈活的功能修改。該控制系統在安鋼應用以后，運行效果良好，為冶金設備裝備現代化，自動化提供了一個成功范例。相信隨著數字化和網絡化時代的到來，該系統推廣應用的前景，將越來越廣闊。