PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線在熄焦車控制系統(tǒng)中的應用

1 引言
　　現(xiàn)場總線技術是20世紀8O年代中期在國際上發(fā)展起來的一種新技術，是當今自動化領域技術發(fā)展的熱點之一。在各種現(xiàn)場總線技術中，PROFIBUS是一種非常有代表性的國際性開放式現(xiàn)場總線技術，應用它可以將可編程控制器、交直流驅動器、監(jiān)控計算機、遠程I/O及智能傳感器等連接起來，實現(xiàn)分布式I/O控制，可提高檢測和控制精度，改善系統(tǒng)的動態(tài)響應速度，提高系統(tǒng)的安全性。
　　PROFIBUS有三種實現(xiàn)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(xiàn)場級的高速數(shù)據(jù)傳輸，完成自動控制系統(tǒng)（如PLC、PC等）通過高速串行總線與分散的現(xiàn)場設備（I／O、驅動器、閥門等）之間的通信任務。它適于在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中運行，性能可靠、造價低廉，抗干擾能力強。
　　本課題組根據(jù)馬鋼煤焦化公司熄焦車系統(tǒng)的控制要求和特點，以能使系統(tǒng)適應現(xiàn)場的惡劣工作環(huán)境穩(wěn)定運行且便于操作和維護，能使系統(tǒng)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(xiàn)場總線技術構成分布式控制系統(tǒng)、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(shù)字矢量型變頻調速裝置控制交流電機作為系統(tǒng)的主傳動裝置來構成熄焦車控制系統(tǒng)，完成干式熄焦車系統(tǒng)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(tǒng)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(huán)境惡劣，且控制精度要求高，控制關系復雜。
　　熄焦車系統(tǒng)具體控制要求如下：
　　（1）系統(tǒng)各電機作到無級調速，并實現(xiàn)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(tǒng)能夠實現(xiàn)與其它相關設備間的聯(lián)鎖控制和各種信息傳輸。

3 控制系統(tǒng)硬件配置
　　控制系統(tǒng)的硬件配置如圖1所示。

3．1 系統(tǒng)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(shù)據(jù)傳送到各個從站，并且讀取從站的狀態(tài)信息，實現(xiàn)系統(tǒng)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(tài)、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。