摘要：本文以某型鋼廠角鋼熱連軋生產線控制系統為例，簡述了當今較為先進的角鋼生產工藝，描述了角鋼生產線電氣系統的配置，結合角鋼生產線的實際情況，介紹了基于PROFIBUS—DP現場總線技術的現代化角鋼生產線軋機控制系統的軟、硬件配置，主站、從站的構成以及使用編程軟件STEP7對PROFIBUS—DP現場總線進行組態的方法。該角鋼熱連軋生產線以SIMATICS7-400PLC為主站，6RA70、ET200M為從站，主站與上位機之間采用工業以太網連接，主站與從站之間采用PROFIBUS—DP網連接，整個系統是一個全數字、全網絡化系統，大大提高了企業自動化控制水平，對類似角鋼生產企業的生產線建設、改造有很高的參考價值。

　　關鍵詞：PROFIBUS—DP,現場總線,生產線

　　1引言

　　角鋼生產線工業是國家工業系統中一個重要的工業分支，是航天、軍工、汽車、道路、橋梁、化工等不同行業最有力的支撐和保障。目前，我國的角鋼生產線工業正處于一個快速發展和提高的時期，隨著長尺冷卻、在線矯直、冷鋸鋸切定尺工藝在角鋼生產線中的應用，明顯提高了產品質量，尤其是在PROFIBUS—DP現場總線技術越來越普遍的應用到角鋼連軋生產線后，大大提高了角鋼生產線的自動化控制水平，使企業取得了更好的經濟效益。

　　現場總線技術是當今世界各國都在關注的熱點課題，以現場總線為基礎的全數字控制系統將成為2l世紀自動化控制系統的主流。福來亞鋼鐵有限責任公司角鋼連軋生產線是一條新建的角鋼生產系統，其自動控制系統采用了西門子的過程現場總線PROFIBUS（ProcessField．bus）網絡，在硬件配置、軟件編程上充分應用了PROFIBUS的資源，實現了工控機、PLC、遠程I／O、直流調速裝置、交流變頻裝置及現場智能儀表的通信連接，是目前較為先進的自動控制系統。

　　2現場總線技術概述

　　PROFIBUS是ProcessFieldBus的縮寫，是目前國際上通用的現場總線標準之一。它以其獨特的技術特點、嚴格的認證規范、開放的標準，被廣泛應用于工廠自動化現場級監控和現場設備層的數據通訊與控制。PROFIBUS提供了3種通信協議：PROFIBUS—DP、PROFIBUS—PA和PROFIBUS—FMS。其中，PROFIBUS—DP是PROFIBUS中應用最廣的通信方式。DP是DecentralizedPeriphery(分布式外部設備)的縮寫，PROFIBUS—DP（簡稱為DP）主要用于設備級控制系統與分散式I/O設備的通訊。這種通信方式傳輸速度快、價格低廉，實現起來也比較簡單。該總線的傳輸速率可由9.6Kbps至12Mbps，每個DP從站的輸入數據和輸出數據最大為244B，使用屏蔽雙絞線電纜時最長通信距離可達9.6Km,最多可以接127個從站。目前80%以上的PROFIBUS應用基于ROFIBUS—DP。

　　PROFIBUS網絡的硬件由主站、從站、網絡部件和網絡組態與診斷工具組成。PROFIBUS—DP設備可分為三種不同類型的站。

　　（1）一類DP主站（DPM1）：一類DP主站是系統的中央控制器，DPM1在預定的周期內與分布式的站循環地交換信息，并對總線通信進行控制和管理。典型的DPM1主站設備如集成了DP接口的PLC或插有PROFIBUS網卡的PC。

　　（2）二類DP主站（DPM2）：二類DP主站是DP網絡中的編程、診斷和管理設備，在DP系統組態操作時作用，完成系統操作和監視目的。典型的DPM2主站設備如以PC為硬件平臺的二類主站或操作員面板/觸摸屏（OP/TP）。

　　（3）DP從站：DP從站是用于采集輸入信息和發送輸出信息的外圍設備，它只與它的DP主站交換用戶數據，可以向該主站報告本地診斷中斷和過程中斷。典型的DP從站設備如分布式I/O、PLC智能DP從站或具有PROFIBUS—DP接口的其他現場設備。

　　3PROFIBUS—DP在角鋼連軋生產線中的應用

　　3.1角鋼生產工藝介紹

　　福來亞鋼鐵有限責任公司的角鋼連軋生產線的生產工藝為：坯料由加熱爐加熱后，由出爐輥道送入粗軋區域，由粗軋機K8、K7進行粗軋，粗軋后送精軋區域（由K6~K1組成）精軋，熱鋸飛剪進行倍尺分段剪切，冷床冷卻，成排收集，冷鋸定尺剪切，成品收集區冷卻、收集及橫移過跨，最后入庫。工藝流程圖如下圖所示：

　　3.2硬件組態

　　該角鋼生產線自動控制系統分為兩級：過程控制級和設備控制級。過程控制級負責生產管理和過程監控，設備控制級則對軋線上所有傳動設備分區進行控制。該系統由2臺上位機和3臺S7-400系列PLC組成的3個PROFIBUS—DP主站構成過程控制級，通過工業以太網進行通信。每臺PLC下設若干ET200M遠程I／O站及西門子變流傳動裝置，它們之間通過PROFIBUS—DP現場總線網絡進行通信，構成了本系統的設備控制級。系統框圖如下圖所示。

　　（1）主站：S7-400系統

　　主站的PLC均采用西門子S7-400系列，CPU選用416—2DP。整個系統用了3臺PLC，對應了3條PROFIBUS—DP網線。1號PLC完成在網絡狀態下軋制區設備及軋機的順序控制和閉環控制；2號PLC完成在網絡狀態下冷床和冷床I/O柜的控制；3號PLC完成在網絡狀態下飛剪的控制。

　　（2）分布式I/O從站

　　ET200M是一種模塊化分布式的I／O裝置，它通過接口模塊IM153與PROFIBUS—DP現場總線相連。本系統用屏蔽雙紋線分別將主站CPU的DP接口與各自控制區域內所有ET200M從站DP接口依次串接，用STEP7軟件為主站和從站分配總線地址。本系統中3個主站的DP地址都是2。

　　在本系統中，對操作實時性要求不高的一般性操作在上位機上進行操作，上位機通過以太網與各PLC連接；對于急停、碎斷、機架速度調整、合、分閘、軋機間逐移調節等需要快速響應的操作及允許合閘、合閘指示、故障指示等電控設備重要狀態指示，直接將信號連入ET200的I/O模塊，ET200M分布式I/O通過PROFIBUS—DP現場總線與CPU構成總線型主從通訊網絡。

　　（3）直流調速系統從站：6RA70系統

　　軋機主傳動電機控制均采用以西門子6RA70為核心組成調節部分，以進口生產線生產的大功率晶閘管為核心組成功率部分，二者通過可靠的嫁接技術共同組成電機的調速裝置，這樣的裝置性能可以達到國外先進水平，而價格卻不貴，具有很高的性能價格比。配合EM277PROFIBUS-DP擴展從站模塊，與S7-200CPU組成一個保護功能完備，通訊快捷的過程控制網絡，與主站之間通過屏蔽雙絞線傳送數據。6RA70通過CBP2通信模板與CPU上的PROFIBUS-DP接口相連，實現數據在PROFIBUS-DP網上快速準確的數據和信息傳輸。

　　（4）操作員站

　　圖形軟件采用WINCC監控軟件，具有實時監控歷史趨勢圖表和報表、故障信息顯示、良好的人機界面、豐富的圖形庫、過程控制功能塊、數學函數等功能。

　　3.3軟件組態

　　系統采用S7-400的配套編程工具STEP7完成硬件組態、參數設置、PLC程序編制、調試和文檔處理。PLC程序在計算機上編譯完成后，下載到CPU416—2DP，并儲存在CPU416—2DP中。從站的設備控制程序均存儲在主站中，由主站執行。

　　4結束語

　　綜上所述，角鋼連軋生產線控制系統采用的PROFIBUS-DP總線技術，將PLC與PLC，PLC與分布式I／O從站、PLC與6RA70全數字直流傳動裝置連接起來，主、從站之間的數據交換通過數字通信方式進行，實現快速、準確的控制。實踐表明，由PROFIBUS-DP現場總線組成的軋機過程控制系統，具有通訊速度快、抗干擾能力強、可靠性高、控制精度高、方便安裝、易于維護等優點，經濟效益顯著。隨著現場總線及網絡技術的不斷發展、普及，這一技術將會更加廣泛、深入應用于角鋼連軋生產線控制系統，使企業自動控制水平邁上新臺階。

　　參考文獻：

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　　［3］陽憲惠.現場總線技術及其應用.北京：清華大學出版社，1999.

　　本文選自國家級科技期刊《中國高新技術企業》 ,《中國高新技術企業》雜志是國家統計局主管的國家級科技期刊，國際標準刊號ISSN1009-2374，國內統一刊號CN11-4406/N，郵發代號：80-930，大16開本，1994年創刊，宋健同志題寫刊名。是中國核心期刊（遴選）數據庫、中國學術期刊綜合評價數據庫、中文科技期刊數據庫、CNKI中國期刊全文數據庫、萬方數據庫、龍源國際期刊網等全文收錄期刊。作為直接面向并服務于高新技術領域的權威期刊，以促進我國高新技術企業建設、推動我國高新技術產業發展為己任。主要面向國內外科技園區、高新企業、技術研發中心、經濟開發區、產業基地、中介機構（企業孵化器、生產力促進中心、創業服務中心等）、高等院校、科研院所以及政府機關、科技界、經濟界等相關人士發行。讀者覆蓋面廣，知識層次高，專業水平強，閱讀量大，轉載率高。