1 引言
濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司第三煉鋼廠板坯連鑄機(jī)自動化控制系統(tǒng)采用plc作為基礎(chǔ)控制裝置(電控和儀控),設(shè)置有計(jì)算機(jī)監(jiān)控操作站及上位過程計(jì)算機(jī),屬兩級控制三電一體化控制系統(tǒng)。主要控制設(shè)備采用德國siemens公司s7-400plc、et-200m分布式i0、6se70masterdrives全數(shù)字化交流變頻器以及工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和客戶機(jī)服務(wù)器等控制產(chǎn)品。用siemens公司的工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線profibus-dp組態(tài)成全集成的自動化控制系統(tǒng)。
2 連鑄區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制
2.1 simatic s7網(wǎng)絡(luò)
simatic s7系列plc在siemens的工控領(lǐng)域占有舉足輕重的地位。就通信協(xié)議而言，simatic s7支持通用的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議和siemens專用協(xié)議。具體分類如下：
(1) ethernet協(xié)議， 用于管理級的信息交換，主要指plc之間，plc與監(jiān)控畫面之間通訊；
(2) ppi(point to point interface)協(xié)議：點(diǎn)對點(diǎn)的主從協(xié)議。從站在主站發(fā)出申請或查詢時進(jìn)行響應(yīng)；
(3) mpi(multi_point interface)協(xié)議：多點(diǎn)接口協(xié)議(主/主協(xié)議或主/從協(xié)議)；
(4) profibus協(xié)議： 用于分布式i/o的高速通信。rs485傳輸技術(shù)， 傳輸媒介多為雙絞線。主站初始化網(wǎng)絡(luò)， 并核對網(wǎng)絡(luò)中的從站設(shè)備和匹配情況。允許多個主站并存。
(5) 自由口協(xié)議： 通過step7編制用戶程序，控制cpu主機(jī)通信端口的操作模式?？捎米远x的協(xié)議與多種智能設(shè)備通信。
simatic s7的單機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口與功能模塊如圖1所示。
圖1 simatic s7的網(wǎng)絡(luò)接口與接口模塊
2.2 連鑄區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制
濟(jì)鋼第三煉鋼廠連鑄區(qū)域就是利用profibus-dp和ethernet組建成了測控管一體化的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。整個控制網(wǎng)絡(luò)分為3層：第一層為現(xiàn)場控制層,采用plc和profibus現(xiàn)場總線進(jìn)行控制；第2層為過程監(jiān)控層,采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和帶以太網(wǎng)通信模塊的plc組成工業(yè)以太網(wǎng)，監(jiān)控系統(tǒng)采用wincc軟件；第3層為生產(chǎn)管理層。
2.3 工業(yè)以太網(wǎng)通訊
在工業(yè)控制領(lǐng)域,長期以來,以太網(wǎng)通訊響應(yīng)的不確定性是它在工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備中應(yīng)用的主要障礙之一。 以太網(wǎng)技術(shù)采用csma/cd機(jī)制(沖突檢測載波監(jiān)聽和多點(diǎn)訪問)機(jī)制解決通信介質(zhì)的競爭,以太網(wǎng)的這種機(jī)制導(dǎo)致了非確定性的產(chǎn)生,隨著交換式集線器的使用，交換式以太網(wǎng)的產(chǎn)生，全雙工以太網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)生， 以太網(wǎng)存在的不確定性和實(shí)時性欠佳的問題基本得到了解決，這給以太網(wǎng)進(jìn)入實(shí)時控制領(lǐng)域創(chuàng)造了條件。
圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
第三煉鋼廠的連鑄機(jī)系統(tǒng) 由4個大型plc組成,如圖2所示。siemens的wincc軟件進(jìn)行組態(tài)監(jiān)控站與 plc 的連接后， 上位機(jī) hmi軟件wincc采用tcp_ip與plc中的s7程序進(jìn)行通訊。各 plc 之間也可通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，定義好本地 id 和對方id 及所用協(xié)議iso_on_tcp,完成一個連接。在發(fā)送方的s7程序中,執(zhí)行
call fc45
在接受方的s7程序中,執(zhí)行
call fc46
通過調(diào)用 step7的功能塊fc45(ag_send)和fc46(ag_recv)就可完成plc之間的通訊。
2.4 profibus網(wǎng)絡(luò)通訊
由于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，profibus fms已經(jīng)被ethernet 所代替，較少使用，現(xiàn)多用ethernet實(shí)現(xiàn)plc之間以及plc與監(jiān)控機(jī)之間宏量信息的傳送。現(xiàn)場控制級profibus dp可以掛接多種設(shè)備，概括起來分為三類：一類主站是中央控制器，它在規(guī)定的信息周期內(nèi)與分散的站點(diǎn)(如dp從站)交換信息，包括plc和微機(jī)。 二類主站是編程器，組態(tài)設(shè)備或操作面板，它們在dp系統(tǒng)組態(tài)或運(yùn)行監(jiān)控時作用。 三類dp從站，是進(jìn)行輸入信息采集和向控制器發(fā)送輸出信息的外圍設(shè)備(如輸入/輸出設(shè)備,驅(qū)動器,閥門等)。 現(xiàn)場總線技術(shù)可以把各種符合其協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備掛接在總線上，節(jié)約了集中接線的投資，已經(jīng)成為工業(yè)控制現(xiàn)場控制級系統(tǒng)集成的趨勢。
現(xiàn)場控制profibus的傳輸速度較快，最快可達(dá)12mbps，典型時間為5ms，對于plc 之間的數(shù)據(jù)的快速傳遞,采用profibus dp/dp模塊， 在dp/dp模塊加入全局地址,這樣 dp/dp兩邊所連的plc都可直接讀寫全局地址，由于要求mlc plc與strand plc數(shù)據(jù)交換很快，以便mlc plc控制塞棒位置的pid調(diào)節(jié)的反應(yīng)速度能達(dá)到控制要求，所以mlc plc與strand plc數(shù)據(jù)采用通過profibus dp/dp的交換方式。profibus dp周期i/o數(shù)據(jù)傳輸方式用于plc與遠(yuǎn)程i/o和智能模塊通訊，遠(yuǎn)程i/o和智能模塊都在plc中定義了固定的地址，plc可以直接讀寫遠(yuǎn)程i/o的地址內(nèi)容，就象本地地址一樣。但對于掛在profibus dp總線上的智能設(shè)備如變頻器等，則必須調(diào)用step7的系統(tǒng)功能塊進(jìn)行讀寫。plc讀變頻器的運(yùn)行狀態(tài)值，實(shí)際轉(zhuǎn)速及電流值：
3 結(jié)束語
連鑄機(jī)在控制級采用西門子plc自動化產(chǎn)品作為系統(tǒng)集成平臺，采用wincc作為監(jiān)控軟件，profibus現(xiàn)場網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)l1級監(jiān)控、以太網(wǎng)l2級工藝管理，以及以太網(wǎng)l3級用于與外網(wǎng)如化驗(yàn)室，生產(chǎn)管理部門聯(lián)系，整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰明了，既可與外界聯(lián)系，又有效地進(jìn)行了控制與管理信息的安全隔離。用到了ethernet、profibus dp以及mpi等各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，特別是profibus現(xiàn)場總線的使用，減少了大量的接線，極大地方便了現(xiàn)場設(shè)備的安裝，減少了接線問題而帶來的硬故障，使設(shè)備運(yùn)行率大量提高、給系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和設(shè)備維護(hù)帶來了方便。
：鞏經(jīng)理
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：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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