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PROFIBUS-DP現場總線在四川德勝燒結廠配料自動化中的應用

日期:2012年6月5日 09:11

1.系統概述
     在鋼鐵廠煉鋼過程中,各種原料的配料比的精確性,直接影響到鋼材的等級質量!我公司針對鋼鐵行業配料開發的配料綜合自動化系統,既保證了生產過程的先進、可靠、合理性,又降低了投資成本。2010年4月份,在四川德勝燒結廠安裝配料系統就是典型應用!該系統共有20條配料皮帶秤生產線,選用了美國柯力的重量傳感器進行精確計量,選用德國申克光電脈沖測量傳感器對皮帶稱的運行速度進行監視,選用AB公司的變頻器對皮帶秤電機進行變速驅動,每臺電子皮帶秤采用了我們超凡的CF-910B儀表控制分站整合控制,各配料電子皮帶秤生產線選用AB公司的可編程控制器PLC集中控制,上位機采用研華工控機,由Wincc軟件實現系統組態控制。上位系統的通訊網絡采用Ethernet以太網。各個控制分站、交流變頻器與AB公司的可編程控制器PLC之間以Profibus-DP協議方式相連。它完全與電位無關地運行,其優點是,不必花費昂貴的等電位連接費用,且大大增強了網絡的可靠性。 其網絡拓撲圖:
 

 

 

 

 

2.工藝要求
針對生產配料需要,能根據配料方案,將物料按比率自動分配給各電子皮帶秤,同時對各配料重量進行統計!

3. 本項目通訊的數據
3.1、儀表控制分站上傳數據:
變量名               類型    相對地址       格式         備注
瞬時流量值          float       0-3     XXXX.XX          t/h
累計量              Long        4-7     XXXXXX           t
1號變頻器控制輸出   int         8-9     XXX              0-500整型數對應變頻器0-50赫茲
2號變頻器控制輸出   int        10-11    XXX              0-500整型數對應變頻器0-50赫茲
帶  速              float      12-15    X.XXX            m/s
皮帶秤遠程就地      byte       16        x                (1:遠程/0:就地)
通訊正常            byte       17        x                (1:正常/0:不正常)
3.2 儀表控制分站接受主站輸出數據:
變量名               類型    相對地址     格式           備注
設定流量值          float      0-3       XXXX.XX        t/h
總累計清零          char       4-5                      (10進制256:清零/0:不變)

4.采用Profibus的原因
超凡的CF-910B儀表控制站共有三種通訊方式:
傳統的4-20ma模擬通訊方式,缺點:精度差、可靠性不強、
Rs422超凡通訊方式,缺點:兼容性差
內嵌PROFIBUS-DP總線橋通用通訊方式
前兩種通訊方式的缺點,成就了PROFIBUS通訊
PROFIBUS 是一種具有廣泛應用范圍的、開放的數字通信系統,適合于快速、時間要求嚴格的應用和復雜的通信任務,特別適用于工廠自動化和過程自動化領域。
     PROFIBUS-DP是一種經過優化的高速通信連接,是專為自動控制和設備級分散I/O之間的通信設計的,主要側重用于工廠自動化,用于分布式控制系統的高速數據傳輸,其傳輸速率高達12Mbps。截止目前,DP的應用占到整個PROFIBUS應用的80%安裝實例,代表了PROFIBUS的技術精華和特點。
    正是基于Profibus現場總線技術上的成熟和開放兼容性,以及實際應用后的經濟效果,因此我們超凡的90%的儀表控制站采用了它。

5、內嵌PROFIBUS-DP總線橋的實現
    我們在OEM北京鼎實創新科技的嵌入式PROFIBUS-DP總線橋之前,我們自己也試圖設計儀表內嵌PROFIBUS-DP總線橋,但考慮到可靠性,同時鼎實科技的嵌入式PROFIBUS-DP總線橋接口方便,低成本促使我們直接選擇了它!
硬件接口:直接用儀表MCU的UART與其連接,并提供一個獨立的+5V電源!如圖:

 

 

 

 

軟件接口過程:1、發送初始化報文,清空接收區,初始化總線橋;2、顯示初始化結果,成功顯示“AA”,失敗顯示“00”;3、成功,進入數據的交換。
6.Profibus-DP組態說明
    在以上的配料自動化控制系統中,Profibus-DP現場總線應用在交流變頻器、超凡儀表CF-910B與AB公司PLC之間的通訊上。
6.1硬件組態
    Profibus-DP總線共有41個站,分別是AB公司PLC作為Master,站號設定:2;其余均為Slave,它們有超凡儀表CF-910B,站號設定:3-22;交流變頻器,站號設定:23-42。主站上應用AB公司PLC的
DP模塊。BUS終端器設定一定要正確,即BUS末端為ON,前面接點為OFF。通訊距離約為800m。如圖:

 

 

 

 

 

 

 Profibus-DP的布線嚴格按照適配模件的說明來接線,通訊電纜用Profibus-DP總線專用電纜。屏蔽層的接線保證了單端接地。
6.2軟件組態
    在本系統中變頻器和PLC選用的都是AB公司的,確保了參數匹配正確,在Master站AB公司PLC上,要對DP進行組態,通過自帶軟件包結合ProfiDrive的定義程序來進行。組態的關鍵是正確地選擇Profibus-DP的方式,或相關的GSD設備描述文件,在本項目中,使用超凡自帶的CF-910GSD設備描述文件()!PROFIBUS通訊按照標準20字節入,8字節出,通訊速率選擇為19.2kB/s。根據實際的應用效果看,該速率滿足系統的信號交換要求。

7.設計、安裝和調試體會
    在本次配料自動化控制系統的設計、安裝和調試過程中,Profibus-DP的應用無疑是正確的,只是在現場安裝過程中,要改進和注意以下幾點:
(1) DP電纜接頭既要保證連通,也要保證其牢固性!
(2)嵌入式PROFIBUS-DP總線橋與儀表的物理接口采用16P雙排插針,無其他固定,出現過不可靠情況,后面的工程中物理接口如還采用16P雙排插針,一定要有其他固定,以保證接觸牢靠。
(3)考慮現場安裝條件與原始設計和系統要求有差異時,要有預備解決方案。
    隨著我們超凡公司的自動配料系統在各個行業的成功應用,加上PROFIBUS 總線強大的生命力,PROFIBUS-DP也會得到越來越廣泛的應用。

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