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Profibus现场总线技术与PLC的配合应用
作者：段陵川
来源：《中国新技术新产品》2012年第03期
（中冶赛迪工程技术股份有限公司自动化部炼钢组，重庆 400013）
摘要：文章对连铸机控制系统利用Profibus总线技术将各变频器的控制通过总线来实现,不仅使原来繁琐的控制线路简化,仅仅一根总线就可以实现所有的控制功能;而且在实际运行过程中变频器相应时间快,运行准确可靠。这样既减少了设备故障率,提高了生产效率;又大量减少电机的消耗,节约了设备维修费用。
介绍了炼钢厂连铸机利用DP现场总线通讯技术,通控制字/状态字实现PLC对变频器的启动/停止及速度控制等以及对变频器运行状态的监控。 关键词：西门子；ProfiBus；PLC；变频器； 中图分类号：TP336 文献标识码：A 1概述
炼钢厂连铸机控制系统以西门子S7-300系列PLC为核心。整套控制系统由公用PLC、铸流PLC、振动PLC、液面自动控制(塞棒控制)PLC、切割PLC组成,各分系统均采用西门子公司的S7-300系列产品,各PLC的主要功能如下: 1.1公用PLC
主要完成大包回转台及包盖的旋转、升降控制;中间罐车行走、升降、横移对中控制;液压系统控制;出坯辊道、推钢机、冷床的控制。 1.2铸流PLC(一流～五流)
主要完成上、下拉机和矫机的控制;引锭杆及铸坯位置的跟踪控制。仪表部分包括:结晶器冷却水流量和压力的监控、二次冷却水的流量调节、设备冷却水以及其它过程参数的设定、采集、监视及回路调节等。 1.3振动PLC
结晶器非正弦振动系统。
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1.4液面自动控制PLC
采用塞棒控制和拉速控制两种方式。 1.5切割PLC
铸坯定尺采用红外摄像技术,控制系统主要完成对火焰切割机行走、切割枪的行走、定位控制。
各分系统都有独立的IP地址,通过工业以太网连接。公共流PLC通过Profibus总线连接四台变频器(大包回转台、1#中包车、2#中包车、推钢机);每一铸流PLC系统通过Profibus总线连接四台变频器(拉机上辊、拉机下辊、矫机、引锭杆)。所有变频器的控制命令和运行状态监控都是通过一根Profibus现场总线来实现。这样就减少了控制线路的连接,满足了设备的快速、连续的要求,减少了设备的故障率。
我厂西门子6SE70变频器和PLC的Profibus通讯的硬件连接如下:在变频器CUVC板上安装CBP板。通过Profibus总线将各变频器和PLC连接,并在两端打开终端电阻。接口采用西门子的总线连接器。
2PLC硬件组态和软件编程 2.1S7—300硬件组态
在3#连铸机控制系统中,基于Profibus的PLC与变频器之间数据传输是整个控制系统的关键。PLC的硬件组态和通信编程是使用STEP7V5.4进行的。下面就以第一流铸流PLC和所控制的拉机上、下辊,矫机,引锭电机四台6SE70变频器为例,介绍采用西门子STEP7编程软件进行基于Profibus的主-从通讯的组态过程和通讯程序的编写。 2.1.1基本网络配置
1)铸流PLCProfibus主站组态
①在PLC项目NJGT下新建项目STANDARD1_PLC,点击右键,在弹出的菜单中选择“insertnewob-ject”下“simatic300station”,插入S72300站。②组态硬件:双击“hardware”选项,进入“hwconfig”窗口,点击“catalog”图标打开硬件目录,按硬件安装次序和订货号依次插入机架、电源、CPU、通讯模块、输入、输出模块。③插入CPU模块后会同时弹出Profibus组态界面,新建Profibus命名为dp_drives,地址定义为2,点击“properties”按钮组态网络属性,选择
“networksettings”进行网络参数设置,Profibus的传输速率为“1.5mbit/s”,行规为“DP”。④在PLC的Profibus属性Operationmode中将其选择为DPmaster。 2)变频器Profibus从站组态
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①组态从站:在DP网上连接6SE70变频器,选择“vectorcontrolcuvc”双击,6SE70变频器连接到DP网络上,在弹出的Proifbus属性对话框中定义Profibus站地址。②通讯区定义:PLC与6SE70变频器之间需要传输设定值和控制字。选取PPO4,OPKW/6PZD。③数据区定义:PPO4,OPKW/6PZD地址分配见表1。④按照以上步骤,分别组态其它3台变频器到DP网络,Profibus站地址见表1。
2.1.2通讯区定义:选择PPO4类型,具体地址分配见表1。 2.2建立通讯DB块
在连铸机的铸流PLC控制系统中,每个铸流PLC控制四台变频器,这四台变频器的控制算法大同小异。在程序中编制了功能FB16,对每台变频器的控制通过调用FB16来实现。FB16的功能是实现PLC和变频器的数据交换;实现变频器启动、速度调节、合闸/分闸、故障复位、速度和电机电流转换等。每台变频器的控制都有一个对应的背景数据块,见表1。以DB226(拉机上辊)对数据块中相应位做说明如下:
DB226.DBX70.0—DB226.DBX71.7:变频器的数据送入PLC,变频器的状态字16Bit。 DB226.DBW72—DB226.DBW80:变频器的数据送入PLC。
DB226.DBX82.0—DB226.DBX83.7:PLC的数据送入变频器,变频器的控制字16Bit。 DB226.DBW84—DB226.DBW92:PLC的数据送入变频器,其中DB226.DBW84是速度设定值。
2.3通讯程序
在PLC程序中用FB16的功能是实现PLC和变频器的数据交换及实现变频器的启动、速度调节、合闸/分闸、故障复位等功能。在实际控制某一具体变频器时,只需要调用FB16,把实参送入形参就可以了。下面具体描述一下FB16中PLC和变频器数据交换功能的实现。 通讯程序可以直接调用ST编程软件的系统功能SFC14(dprd2dat调用dp读命令)和SFC15(dpwr2dat调用DP写命令)来实现,程序如下: CALLSFC14//变频器到PLC LADDR:=#STAT83//通讯地址 RET_VAL:=#STAT80//错误代码
RECORD:=#STAT33//传送起始地址及长度