PROFIBUS—DP現(xiàn)場總線在熄焦車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
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現(xiàn)場總線技術(shù)是20世紀(jì)8O年代中期在國際上發(fā)展起來的一種新技術(shù)，是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。在各種現(xiàn)場總線技術(shù)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(shù)，應(yīng)用它可以將可編程控制器、交直流驅(qū)動(dòng)器、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程I/O及智能傳感器等連接起來，實(shí)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(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)的安全性。
PROFIBUS有三種實(shí)現(xiàn)形式，即PROFIBUS—FMS、PROFIBUS—PA、PROFIBUS—DP，分別應(yīng)用于不同的控制場合，其中PROFmUS—DP主要用于現(xiàn)場級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳輸，完成自動(dòng)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(shè)備（I／O、驅(qū)動(dòng)器、閥門等）之間的通信任務(wù)。它適于在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中運(yùn)行，性能可靠、造價(jià)低廉，抗干擾能力強(qiáng)。
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(diǎn)，以能使系統(tǒng)適應(yīng)現(xiàn)場的惡劣工作環(huán)境穩(wěn)定運(yùn)行且便于操作和維護(hù)，能使系統(tǒng)的控制方式簡單合理且具有較高自動(dòng)控制水平為目的，提出采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線技術(shù)構(gòu)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SIOVERTMASTERDRIVES6SE7系列全數(shù)字矢量型變頻調(diào)速裝置控制交流電機(jī)作為系統(tǒng)的主傳動(dòng)裝置來構(gòu)成熄焦車控制系統(tǒng)，完成干式熄焦車系統(tǒng)的各項(xiàng)控制任務(wù)。
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(jī)車、車箱和車載旋轉(zhuǎn)焦罐構(gòu)成。熄焦車沿軌道行駛，往返于焦?fàn)t和熄焦塔之間，可接收任一指定碳化室的紅焦，并將其運(yùn)往熄焦塔熄焦。熄焦車為大型移動(dòng)機(jī)械設(shè)備，滿載時(shí)每車均重200噸，整個(gè)運(yùn)行過程環(huán)境惡劣，且控制精度要求高，控制關(guān)系復(fù)雜。
熄焦車系統(tǒng)具體控制要求如下：
?。?）系統(tǒng)各電機(jī)作到無級(jí)調(diào)速，并實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)、軟停車。
?。?）熄焦車可在0～3m/s速度范圍內(nèi)按工藝要求的任意速度行駛。在遠(yuǎn)離目標(biāo)位時(shí)高速行駛，在接近目標(biāo)位時(shí)按預(yù)定曲線減速，自動(dòng)對(duì)位停車，定位精度為±10cm。
（3）車載旋轉(zhuǎn)焦罐在接紅焦時(shí)，按工藝要求以10r／min速度旋轉(zhuǎn)。接焦完畢，按預(yù)定曲線減速，自動(dòng)對(duì)位停在工藝要求的指定角度。定位精度為±10cm。
?。?）系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與其它相關(guān)設(shè)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(fù)責(zé)在各預(yù)定周期內(nèi)利用PROFmUS—DP網(wǎng)絡(luò)與從站進(jìn)行信息交換，將控制數(shù)據(jù)傳送到各個(gè)從站，并且讀取從站的狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)雜的過程及邏輯控制。如主站通過網(wǎng)絡(luò)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(yùn)行頻率、報(bào)警信息等信息，在主站中進(jìn)行處理。從圖1可以看出，PLC主站控制對(duì)象為三臺(tái)變頻器和一臺(tái)分布式I／O。
3．2系統(tǒng)從站
系統(tǒng)從站分為兩類：一類為變頻器，一類為分布式I/O從站。
?。?）變頻器
系統(tǒng)的各變頻器方面作為系統(tǒng)從站響應(yīng)來自主站的各種指令，同時(shí)實(shí)時(shí)返回電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息；另一方面，實(shí)現(xiàn)對(duì)與其相連電機(jī)的運(yùn)行控制，使電機(jī)依據(jù)實(shí)際需要處在最佳工作狀態(tài)。這樣變頻器就在主站的控制下，根據(jù)負(fù)載運(yùn)行情況恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置加、減速時(shí)間等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的軟起動(dòng)、軟停車和準(zhǔn)確定位等動(dòng)作。同時(shí)由于電機(jī)拖動(dòng)大慣性負(fù)載經(jīng)常需要進(jìn)行制動(dòng)或停機(jī)操作，系統(tǒng)還配備了制動(dòng)單元來協(xié)助變頻器控制電機(jī)運(yùn)行。
評(píng)論