PROFIBUS-DP現場總線在熄焦車控制系統中的應用

1 引言
　　現場總線技術是20世紀8O年代中期在國際上發展起來的一種新技術，是當今自動化領域技術發展的熱點之一。在各種現場總線技術中，PROFIBUS是一種非常有代表性的國際性開放式現場總線技術，應用它可以將可編程控制器、交直流驅動器、監控計算機、遠程I/O及智能傳感器等連接起來，實現分布式I/O控制，可提高檢測和控制精度，改善系統的動態響應速度，提高系統的安全性。
　　PROFIBUS有三種實現形式， 即PROFIBUS—FMS、PROFIBUS—PA 、PROFIBUS—DP，分別應用于不同的控制場合，其中PROFmUS—DP主要用于現場級的高速數據傳輸，完成自動控制系統（如PLC、PC等）通過高速串行總線與分散的現場設備（I／O、驅動器、閥門等）之間的通信任務。它適于在工業現場環境中運行，性能可靠、造價低廉，抗干擾能力強。
　　本課題組根據馬鋼煤焦化公司熄焦車系統的控制要求和特點，以能使系統適應現場的惡劣工作環境穩定運行且便于操作和維護，能使系統的控制方式簡單合理且具有較高自動控制水平為目的，提出采用PROFIBUS-DP現場總線技術構成分布式控制系統、采用西門子公司S7-300型PLC作為主控單元、采用西門子SIOVERTMASTERDRIVES 6SE7系列全數字矢量型變頻調速裝置控制交流電機作為系統的主傳動裝置來構成熄焦車控制系統，完成干式熄焦車系統的各項控制任務。
2 工藝概況及控制要求
　　馬鋼煤焦化公司干熄焦系統的熄焦車由電機車、車箱和車載旋轉焦罐構成。熄焦車沿軌道行駛，往返于焦爐和熄焦塔之間，可接收任一指定碳化室的紅焦，并將其運往熄焦塔熄焦。熄焦車為大型移動機械設備，滿載時每車均重200噸，整個運行過程環境惡劣，且控制精度要求高，控制關系復雜。
　　熄焦車系統具體控制要求如下：
　　（1）系統各電機作到無級調速，并實現軟起動、軟停車。
　　（2）熄焦車可在0～3m/s速度范圍內按工藝要求的任意速度行駛。在遠離目標位時高速行駛，在接近目標位時按預定曲線減速，自動對位停車，定位精度為± 10cm。
　　（3）車載旋轉焦罐在接紅焦時，按工藝要求以10 r／min速度旋轉。接焦完畢，按預定曲線減速， 自動對位停在工藝要求的指定角度。定位精度為±10cm。
　　（4）系統能夠實現與其它相關設備間的聯鎖控制和各種信息傳輸。

3 控制系統硬件配置
　　控制系統的硬件配置如圖1所示。

3．1 系統主站
　　主站為西門子S7—300型PLC，其主要部件包括307— 1EA00-0AA0型電源模塊、帶DP通訊接口的315—2AEO3—0AB0型CPU模塊、321-1FF01—0AA0型輸入模塊、322-1HH00-0AA0型輸出模塊。它負責在各預定周期內利用PROFmUS—DP網絡與從站進行信息交換，將控制數據傳送到各個從站，并且讀取從站的狀態信息，實現系統復雜的過程及邏輯控制。如主站通過網絡將控制命令和頻率給定值傳送給變頻器；讀取變頻器的啟停狀態、運行頻率、報警信息等信息，在主站中進行處理。從圖1可以看出，PLC主站控制對象為三臺變頻器和一臺分布式I／O。