PROFIBUS现场总线在S7PLC与西门子变频器通讯中的应用.docx

Profibus现场总线在S7-PLC与西门子变频器通讯中的应用摘要:本文重点介绍南钢炼钢厂3#连铸机以ProfibusSIMATICS7PLC和6SE70系列变频器间的通讯技术。关键词:ProfibusPLC变频器通讯西门子连铸机1前言现场总线为基础的西门子随着现代生产工艺的快速发展,现场对传动设备的快速性、连续性、系统性的要求越来越高。单台变频器的独立运行模式已经不能满足要求,多台成组系统运行成为最大特点。所有变频器的操作已经发展为计算机集中远程自动控制模式。这些特点都建立在计算机、PLC、传动装置间的数据通讯的基础上,以此来实现变频器运行状态的监控和控制命令的下达。由于西门子PLC具有可靠性高,抗干扰能力强;编程方便,功能完善,易于使用;控制系统设计、安装、调试方便;维修方便,维修工作量小;适应性强,应用灵活等特点,所以3#连铸机控制系统以西门子PLC控制装置为核心。该系统由公用PLC、铸流PLC、振动PLC、液面自动控制PLC、切割PLC组成,各PLC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。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、设备冷却水以及其他过程参数的设定、采集、监视及回路调节等。振动PLC:结晶器非正弦振动的控制。液面自动控制PLC:塞棒控制。切割PLC:主要完成对火焰切割机行走、切割枪的行走、定位控制。所有PLC系统都有独立的IP地址,通过工业以太网相连。拉矫机系统选用的是基于Profibus的西门子6SE70变频器构成的现场总线控制系统。每台变频器均带有进线电抗器、出线电抗器、制动单元和制动电阻。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)。其主体现有西门子变频器24台,如果采用I/O控制方式的话,必然会带来大量控制线路的连接,中间接点多,系统复杂,故障率高。采用了基于Profibus现场总线技术后,所有变频器的控制命令和运行状态都是通过一根Profibus现场总线来实现。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。2Profibus现场总线概述Profibus是一种应用较为广泛的现场总线,其总线标准是国际标准IEC61158的重要组成部分;并且在2006年l1月成为我国现场总线标准。Profibus现场总线满足了生产过程现场级数据可存取性的重要要求,一方面覆盖了传感器/执行器领域的通信需求,另一方面又具有单元级领域的所有网络通讯功能。它是一种开放系统,令牌结构。从用户角度看Profibus提供了三种通信协议类型:Profibus-DP(Decentralizedperiphery),Profibus-PA(Processautomation),Profibus-FMS(Fieldbusmessagespecification)。其中DP是一种高速低成本通讯,用于设备级控制系统与分散式I/O的通讯。该总线物理层采用RS485传送方1式,传输介质用光缆或屏蔽双绞线,传输波特率从(~12M)bps,传输距离可以通过Repeter进行扩展,是一种功能强大的现场总线。本文介绍的PLC和变频器间的通讯也是基于Profibus-DP技术进行的。现场总线作为连接控制系统中现场级装置和控制设备的双向数字通信网络,优点是明显的:增强了现场信息的集成能力;抗干扰能力增加、系统可靠性提高;安装便捷、可维护性好;具有开放性、互操作性、互换性、可集成性;降低了工程成本;具有IP67防护等级,可现场安装;能自动诊断故障部位。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。3Profibus-DP的数据通讯格式Profibus-DP总线方式允许在PLC和传动装置之间进行快速的数据交换。对传动装置的存取总是按照主-从方式进行的,传动装置总是从站,且每个从站本身都有明确的地址。其中数据的报文头尾主要是来规定数据的功能码、传输长度、奇偶校验、发送应答等内容,主从站之间的数据读写核心的部分是参数区(简称PKW)和过程数据区(简称PZD),Profibus周期性传输的报文结构如图1所示。我厂3#连铸机PLC和变频器之间的通讯是:PU上的DP口和