PROFIBUS現場總線在無縫鋼管廠中的應用
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PROFIBUS是一種國際化、開放式異步串行通訊標準，廣泛適用于制造業自動化和流程自動化、 樓宇、交通、電力等各行各業。 通過PROFIBUS可以方便地實現各種不同廠商的自動化設備及元器件之間的信息交換。PROFIBUS協議標準由三個兼容部分組成：PROFIBUS-DP（分布式外設）、PROFIBUS-FMS（現場總線信息規范）、PROFIBUS-PA（過程自動化）。標準化的現場總線具有“開放”的通訊接口、“透明”通訊協議，允許用戶選用不同制造商生產的分散I/O裝置和現場設備。現場總線PROFIBUS滿足了生產過程現場級數據可存取性的重要要求，一方面它覆蓋了傳感器/執行器領域的通信要求，另一方面又具有單元級領域的所有網絡通信功能。特別在“分散I/O”領域，由于大量的、種類齊全的、可連接的現場設備可供選用，因此PROFIBUS已成為事實上的國際公認的標準。
本文針對天津市無縫鋼管廠?140機組無縫生產線減徑機區現場總線的應用，介紹了PROFIBUS系統的構成及相關應用。該系統由PROFIBUS-DP構成主從結構。SIEMENS PLC S7-300，上位機WINCC作為主站，TP177A觸摸屏作為二級主站，6RA70直流傳動裝置和6SE440變頻器及其遠程I/O ET200S作為從站。上位機采用臺灣研華工控機與PLC組成TCP/IP網。
1減徑機生產線簡介
天津市無縫鋼管廠投產的?140 機組無縫生產線采用的是二輥菌式穿孔機和阿塞爾全浮芯棒軋管機及其14機架微張力減徑機等生產工藝，該工藝具有世界先進水平，設備運行可靠，生產效率高。電氣控制主要完成對整個機組的過程控制和調節，完成生產線中相關設備及其各個相關專業之間的工藝聯結、連鎖，以保證整個機組設備能夠按照生產和工藝要求，正常、正確、準確地進行相應的有序動作。由于熱軋線的工藝復雜，控制系統的可靠性要求較高，所以，系統的硬件設計和軟件編程就要完善可靠。
140機組無縫生產線減徑機選用14機架三輥微張力減徑機，生產熱軋無縫鋼管減徑量較大，既能滿足生產的要求又節省投資，產品質量和產量可得到有利的保證。14機架減徑機兩個主要效用是減徑和改變壁厚，它采用了三輥式獨立傳動的機構，選用14臺直流電機進行拖控。Ф140 Assel 軋管機組定減徑采用14架單獨轉動的微張力定減徑機組，可以在一定的急減徑率和較小的單機架減徑率條件下來達到定減徑的作用，可以采用一種規格的管材生產多種規格的成品管，還可以使定減徑后的鋼管外表面光潔、無劃痕等，進一步改善鋼管的外表面質量。14機架減徑機最大總減徑率約35％，單機架減徑率最大3.5％。下面是14機架減徑機各主要參數：
機架數： 14架
軋輥理想直徑： φ380mm
軋輥輥身寬度： 160 mm
最大軋制壓力： 170KN
電機功率： 147kw （直流調速）
電機轉數： 800/1600/2000 r/min
過載系數： 2.2
根據減徑機工藝要求可知，該系統中需要控制的設備較多，邏輯關系復雜，各部分間的速差要求嚴格。若采用集中控制，不但繁瑣、成本高且布線量很大，檢修和維護都不容易。因此，本系統選擇了基于PRIFUBUS的分布式控制，較好地解決了以上技術問題。
2 控制系統硬件構成
本系統采用PROFIBUS網進行PLC控制器及各傳動裝置6RA70、6SE440變頻器間的數據交換與通訊，主傳動等大直流電機的傳動，供電方式全部采用全數字直流變流器供電；弱磁調速、可逆傳動，控制系統均為速度電流雙閉環調速系統。小直流電機供電系統采用全數字直流調速系統，電樞可逆，獨立弱磁調速。傳動裝置及現場級監控設備與主PLC用PROFIBUS總線相連。PROFIBUS有極高的傳輸速率，多種網絡拓撲結構。主PLC與各主傳動系統之間的設定值、指令和數據均通過PLC的PROFIBUS-DP網絡接口進行傳送, 實現網絡控制，系統響應速度快；在操作臺和現場設有ET200S遠程站，也通過ROFIBUS-DP網絡化分布式控制。 PLC系統配有多條PROFIBUS-DP網絡，把各區傳動系統及遠程操作部分分段組網，在提高系統響應速度的同時，也增加了系統的安全可靠性[1]。
該網絡的主要特點：
a．網絡可容納的通訊節點數量可靈活組態
b．網絡的通信速率為500Kbps
c．網絡通訊協議：PROFIBUS-DP
d．每臺聯網的PLC或傳動裝置均裝有一塊網絡接口模塊
e．PLC與傳動間的各種控制信號和狀態信息都可以通過網絡實現（包括數字信號和模擬信號）
整個減徑機區包括西門子6RA70直流調速裝置14臺，作為14機架，5臺西門子6SE440變頻器，分別作為輥道運輸和高壓水除鱗，5個ET200S作為遠程I/O，分別是液壓站，稀油潤滑站，及其操作臺和現場操作箱等。另外還有3個TP177A觸摸屏作為二級主站，主CPU選擇CPU317-2DP，帶MPI/DP和 DP接口。
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