西门子PLC和Profibus-DP总线技术在粗轧机系统中的应用

0 引言

　　某厂粗轧机系统由传动、压下、润滑、稀油等几个部分组成，在控制上采用整体控制，实现设备运行、人员操作的可靠、安全、简单化。利用Profibus-DP总线技术，把各个分散的不同功能的泵站、操作台、操作箱整合为一个S7-300控制系统是解决轧机系统控制的最好方法。在控制系统中S7-300主站、各个E他00M分站、触摸屏是整个粗轧机系统的控制核心部分。主要用来收集和传输现场检测信号，对各个泵站的参数(如压力、温度、液位等)进行精确控制。通过上位机监控系统，操作员实时了解各站的运行参数并进行相应的工艺操作。

1 Profibus-DP在粗轧机控制系统中的应用

　　1.1 Profibus网络结构

　　图1所示为某轧机过程控制中的Profibus-DP网络结构。

图1某轧机Profibus-DP过程控制网络结构

　　1.2 系统硬件组态

　　粗轧机系统由1台上位机(DPM2)、1个Profibus-DP主站(DPMl)、Profibus-DP从站及现场设备组成；Profibus-DP总线将所有主站和从站连接成一个完整的过程控制网。

　　1台上位机主站采用研华工控机，通过以太网和西门子通信模块CP343使工控机与现场总线相连。这样工业PC机与现场总线网就连接成为能完成组态、运行、操作等功能的完整的控制网络系统。

　　1个Profibus-DP总线主站即为CPU315—2DP的S7—300 PLC，CPU315—2DP是西门子公司推出的一款适合于中等规模控制系统的PLC，其可扩展性好，通信能力强。CPU315—2DP带2个通信接口：一个符合EN5170标准的Profibus-DP接口和一个MPI接口。通过这2个接口可以实现Profibus、工业以太网系统和MPI等通信。Profibus-DP接口使用九针D型插头。

　　Profibus-DP从站包括：

　　1)采用西门子6RA70系列直流调速装置的直流传动系统6个(开卷传动装置2个、卷取机传动装置2个、主机传动装置2个)、采用西门子MM440全数字交流变频装置的交流传动系统(矫直机传动装置1个)，交直流传动装置通过CBP通信板与Profibus-DP现场总线连网，大大减少了电缆使用量，降低了建设成本，还为系统提供了更大的灵活性和扩展性。并且通过中央控制单元PLC将所有传动点连接在Profibus现场总线上，采用网络数字速度给定和脉冲编码器速度反馈，构成全数字传动系统。一方面迅速响应操作员发出的操作指令，另一方面与传动设备进行高速数据通信，以便PLC根据传送上来的电动机电流、电压的实际大小及时作出必要的处理。

　　2)机柜控制系统6个(电磁阀柜、润滑泵站柜、左操作箱、右操作箱、开卷操作台、主操作台各1个)，均采用分布式I/O模块ET200M，配合Profibus-DP接口，与主站之间通过屏蔽双绞线传送数据。I/O模块下的电磁阀、气动阀和传感器等连接到现场设备，I/O模块按主/从模块向现场设备提供输出数据并向主站或上位机馈送数据。将接近开关、操作按钮、编码器、电磁阀、泵站电机等现场设备分组连接至开卷操作台、主操作台、左右操作箱、电磁阀柜、润滑泵站柜等分布式I/O中，完成现场设备控制及设备间联锁控制。

　　3)现场总线数显表8个，用来显示系统需要的左右卷卷径、速度、张力、电流等参数。

4)Eview触摸屏2个，分别用在左右操作箱来设置或显示操作员需要的辊缝、厚度、张力、速度、电流、卷径等参数并操作机前与机后的分段冷却。系统硬件组态首先启动sTEP7，按照向导生成一个项目，并在该项目下点击右键插入SIMATIC300 station。双击Hardware选项进入Hwconfig窗口，在catalog中按照硬件实际安装秩序和订货号插入机架、电源、CPU、I/O模块等进行硬件主站组态，在插入CPU的同时会弹出Profibus组态界面，新建Profibus-DP网络并按软件组态的要求进行参数设置即可。