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概述 在自動化系統(tǒng)的配置中既要保證系統(tǒng)的先進(jìn)、可靠、合理性,又要避免過剩功能,降低投資成本。2000年至2001年,我們成功地在安慶白鰭豚4#水泥磨系統(tǒng)應(yīng)用了輥壓機(jī)終粉磨工藝,在該生產(chǎn)線上選用了西門子250kW變頻器對輥壓機(jī)兩磨輥電動機(jī)進(jìn)行變速驅(qū)動。同時選用德國申克振動測量傳感器對輥壓機(jī)的振動進(jìn)行監(jiān)視。輥壓機(jī)的控制采用了新型控制系統(tǒng),系統(tǒng)采用了Siemens SIMATIC S7-300可編程控制器,上位機(jī)采用研華工控機(jī),由Wincc軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)控制,和變頻器MASTERDRIVES組成。上位系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)采用Siemens MPI網(wǎng)。各個控制站之間以及6臺矢量變頻器與控制站之間以Profibus-DP協(xié)議方式相連。它完全與電位無關(guān)地運(yùn)行,其優(yōu)點(diǎn)是,不必花費(fèi)昂貴的等電位連接費(fèi)用,且大大增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
2.輥壓機(jī)兩輥的同步運(yùn)行 在實(shí)際生產(chǎn)過程中,保持輥壓機(jī)兩輥的同步運(yùn)行是尤為重要的。這種同步,不僅僅是穩(wěn)速運(yùn)行時需要同步,而且在加減速的動態(tài)過程中也需要保證線速度的一致。為此,我們采取以下兩個措施,以達(dá)到同步的目的: 2.1提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng) 所有變頻器都采用光電編碼器的反饋方式,通過矢量運(yùn)算,它能夠確定和控制轉(zhuǎn)矩與磁通的電流分量,獲得同直流傳動相媲美白勺動態(tài)特性:這就從基礎(chǔ)上保證了同步的可實(shí)現(xiàn)。 2.2建立速度給定值鏈 在兩個變頻器之間建立裝置對裝置通訊過程,通過此方式能夠?qū)⑺俣冉o定值用數(shù)字量迅速而準(zhǔn)確地傳遞給第一個變頻器,消除模擬信號傳遞中由于線路損耗、干擾等帶來的信號漂移、于擾所帶來的不利影響。各個分部之間不同的機(jī)械變化則由變頻器內(nèi)部不同的比例因子控制,從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)與穩(wěn)態(tài)時各分部線速度的恒比例運(yùn)行。 根據(jù)終粉磨系統(tǒng)中輥壓機(jī)對傳動的控制需求,選用西門子矢量型變頻調(diào)速器6SE70。 特點(diǎn)如下: (1)工業(yè)型變頻器,比通用型產(chǎn)品更適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。 (2)標(biāo)準(zhǔn)化及模塊化。整個變頻器的結(jié)構(gòu)非常緊湊,主板及擴(kuò)展板都是通過總線插槽連接,各組件接近,便于維修。由于集成度的提高,使裝置具有很高的可靠性。 (3)抗干擾性好,運(yùn)行可靠,不受元器件老化和溫度漂移的影響,能長期保持穩(wěn)定的控制精度。 (4)適應(yīng)電源電壓波動范圍廣,能自動適應(yīng)電網(wǎng)頻率變化45~65Hz。 (5)具有很強(qiáng)的自診斷處理功能,提供有關(guān)故障原因的補(bǔ)充信息,使故障排除更為簡 單,維護(hù)方便。 (6)靈活多變的通訊能力。支持以Profibus-DP方式通訊及聯(lián)網(wǎng)。 (7)32位CPU全數(shù)字控制,組態(tài)功能豐富。 (8)可針對具體交流電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化,以達(dá)到優(yōu)良的控制性能。 (9)低速時也能提供額定轉(zhuǎn)矩。 變頻器元件板SCB2具有電隔離的RS485口,可在變頻器之間實(shí)現(xiàn)裝置對裝置的連接。 在這里,我們采用并行接法,將其中一臺變頻器作為主動裝置,另一臺變頻器作為從動裝 置,這樣,主動裝置能夠?qū)⑾到y(tǒng)線速度給定值傳遞至從動裝置,從而增加了整個系統(tǒng)的可靠性。通過在安慶白鰭豚4#水泥磨系統(tǒng)應(yīng)用了輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)中的應(yīng)用,我們認(rèn)為采用西門子6SE70變頻調(diào)速系統(tǒng)在提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量,減小日常維護(hù)及節(jié)能等方面都有顯著的優(yōu)點(diǎn),完全能夠滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的需要。
3.采用Profibus的原因 Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)是隨全數(shù)字信號系統(tǒng)的發(fā)展而產(chǎn)生的, 由德國組織開發(fā)的工 業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)——PROFIBUS現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)(DINl9254)。是近年來國際上最為流行 的現(xiàn)場總線,也是目前數(shù)據(jù)傳輸率最快的一種現(xiàn)場總線(傳輸率可達(dá)12M波特),因此在很多領(lǐng)域內(nèi)有廣泛地應(yīng)用c根據(jù)Venture Developmen Corp.(VDC)的報告,PROFIBUS所占的市場份額最大,也是發(fā)展最快的現(xiàn)場總線: Profibus的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是以1SO頒布的OSI標(biāo)準(zhǔn)七層參考模型為基礎(chǔ)的,只是對第三 層到第六層進(jìn)行簡化,因此可以說它的標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性強(qiáng)c此外它的三種模塊(FMS、DP和PA)又可以適應(yīng)不同的應(yīng)用對象和通信速率方面白勺要求,開放性也好。 Profibus現(xiàn)場總線基于令睥協(xié)議加主從總線的介質(zhì)存取方式,主站以主從方式與從站通訊,各主站之間由令牌協(xié)議決定總線控制權(quán)。站點(diǎn)數(shù)可達(dá)127個。 正是基于Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)上的成熟和開放性, 以及實(shí)際應(yīng)用后的經(jīng)濟(jì)效果, 因此我們在自動化控制系統(tǒng)中采用了它。
4.Profibus-DP組態(tài)說明 在以上的自動化控制系統(tǒng)中,Profibus-DP現(xiàn)場總線應(yīng)用在交流變頻器、遠(yuǎn)程操作單元ET200M與S7-300PLC之間的通訊上。 4.1硬件組態(tài) Profibus-DP總線共有6個站,分別是S7—300PLC作為Master,站號設(shè)定:2;其余均為Slave,它們有遠(yuǎn)程操作接口單元ET200M,站號設(shè)定:3;打散機(jī)變頻器,站號設(shè)定: 4;料餅秤控制器,站號設(shè)定:5;輥壓機(jī)活動輥?zhàn)冾l器,站號設(shè)定:6;輥壓機(jī)固定輥?zhàn)冾l器,站號設(shè)定:7;主站上應(yīng)用57-300PLC的CPU315-2DP,BUS終端器設(shè)定為ON。從站中BUS終端器設(shè)定為OFF,ET200M的BUS終端器設(shè)定為ON。BUS終端器設(shè)定一定要正 確,即BUS兩端為ON,中間接點(diǎn)為OFF。通訊距離約為500m。 Profibus-DP的布線要嚴(yán)格按照適配模件的說明來接線,通訊電纜最好用西門子公司的專用DP電纜或屏蔽雙絞兩芯電纜。屏蔽層的接線一定要保證單端接地,同時結(jié)合現(xiàn)場總線的抑制干擾技術(shù)可以保證系統(tǒng)通訊的正常運(yùn)行。 4.2軟件組態(tài) 在本系統(tǒng)中變頻器和PLC選用的都是西門子一家公司的設(shè)備和材料,確保了參數(shù)匹配正確,在Master站S7—300PLC上,要對DP進(jìn)行組態(tài),通過STEP7軟件包結(jié)合ProfiDrive的定義程序來進(jìn)行。組態(tài)的關(guān)鍵是正確地選擇Profibus-DP的方式,即PPO的類型。在該系統(tǒng)中為PPO-2型,通訊字有十個數(shù)據(jù)字:通訊速率選擇為500kB/s,根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用效果看,該速率滿足系統(tǒng)的信號交換要求。
5. 軟件要作的工作 Profibus—DP總線經(jīng)過軟硬件的組態(tài)建立起來后,Master和Slave之間的信息交換還必須在主/從站內(nèi)部來規(guī)定,即在雙方要用軟件來定義其傳輸信息的內(nèi)容。 在我們的自動化控制系統(tǒng)中,Master站應(yīng)用了8個字來記錄所有的交換信號,包含D112點(diǎn),D06點(diǎn),A13點(diǎn),A0l