PROFIBUS―DP在盘卷机的应用

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摘要：本文介绍了通过profibus-dp通讯控制6RA70装置，精确控制盘卷机电机转速，使6RA70装置系统稳定准确运行，满足了我厂满负荷稳定生产的任务，实践证明，利用西门子PROFIBUS-DP控制直流传动装置，具有运行快速，可靠等特点。

关键词： 6RA70装置，直流传动，PROFIBUS-DP通讯.

1、前言

江阴兴澄特钢花山三轧钢分厂盘卷机通过自身设计，已经具备了连续化生产的能力，生产圆钢盘卷规格从Φ10到Φ28，扁钢盘卷规格10-40系列，并且在更换规格过程中，通过调整夹送辊辊缝，就可以满足生产需要，缩短了更换工装时间，减轻了工作强度，提高了生产效率。

盘卷机系统采用先进的自动化技术及PROFIBUS-DP网络通讯技术，把现场电机，电磁阀，热金属检测器，液压站等集中控制，通过人机界面设定调整盘卷工艺参数，灵活调整生产过程中的电机转速，并对现场设备的信号、电流及转速及时的采集跟踪，可以有效诊断现场设备的故障，提高了控制系统的稳定性，实现盘卷机生产的自动化、网络化和智能化。

2、系统配置：

2.1、电气系统组成：

本盘卷机以西门子公司的SIMATIC S7-315-2DP作为主站，对电气设备进行控制的双工位系统，它共有两台盘卷机，其中1#盘卷机由1#夹送辊和1#卷筒组成，2#盘卷机由2#夹送辊和2#卷筒组成，电机的调速全部采用西门子公司的6RA70直流传动装置，两台盘卷机在正常生产过程中，可以交替操作生产，并且可以在其中1台出现故障时，切换成单盘卷机生产，通过这种生产方式可以保证生产效率。

2.2、直流传动装置的通讯参数：

直流传动装置的PROFIBUS-DP通讯，是通过CBP2板与PLC端口的DP口通讯来完成的，其中CBP2板是直流传动装置6RA70的通信处理机，它负责控制直流传动装置6RA70与SIMATIC S7-300之间的数字通信，直流传动装置6RA70接入PROFIBUS-DP网中，接受PLC的控制，必须要与CBP2配合使用，在直流传动装置6RA70上有固定的插槽，通过加装底板来放置CBP2。CBP2通讯板将从PROFIBUS-DP网中接受到的过程数据存入双向RAM中，双向RAM中的每 一个字都被编址，在整流器端的双向RAM可通过被编址参数排序，向整流器写入控制字、给定值或读出实际值、诊断信息等参量。CBP2将入直流传动装置6RA70电控箱的槽2中，因此还要重新加以参数化，才能实现与SIMATIC S7-300通讯。设置通讯及电机参数的具体流程如图1所示。

图1通讯及电机参数设置

2.3 、直流传动装置优化设置

完成直流传动装置6RA70在PROFIBUS-DP网中的通讯参数设定，和电动机的基本参数设定后，为了达到直流调速器与电机的稳定可靠运行，还应该对直流传动装置6RA70进行优化运行，设置如下参数：

2.3.1、为了达到6RA70与电动机之间的精密匹配，应该对6RA70额定直流电流（电枢和励磁）数值设置，其参数分别是P076.i001（电枢），P076.i002（励磁）；

2.3.2、使用脉冲编码器时，还需要设置编码器相关的参数，P083=2（速度实际值由脉冲编码器提供），P140=1（选择脉冲编码器类型），P141=1024（编码器旋转1周脉冲数为1024个）

2.2.3、设置 P051=25（电枢和励磁的预控制和电流调节器的优化运行），最优化运行后，以下参数被自动设置：P110，P111，P112，P115，P156，P255，P256，P826；

2.3.4、设置P051=26（速度调节器的优化运行），优化后P225，P226和P228被自动设置

2.3.5、根据需要，设置P171、 P172，还可以手动优化参数P200 P225 P226 P228

2.4、可编程控制器PLC硬件组态

2.4.1、在STEP 7软件中创建一个项目，然后在硬件组态该项目，并建一个PROFIBUS-DP网络，6RA70系列直流传动装置在PROIBUS DP->SIMOREG文件夹里进行组态，并设定好通讯的地址范围（本文以2#夹送辊地址为例）。

2.4.2、根据控制要求把PPO1-PPO4选其中一个拖到DP属性的框里，记下I，Q地址。其他3个直流传动装置也是一样，记下各自的I，Q地址。

2.4.3、做一个对应的DB。PPO是什么样的格式，它也是什么样的格式。PPO有PKW，DB也有PKW。另外，I，Q也要一一对应。

2.4.4、 默认第一个PZD是控制字1，设定P648=3001，将PZD1（K3001）连接到控制字P648上；第二个PZD是给定，设置P644=3002将PZD2（K3002）连接到主给定P644上，余下的PZD可以根据需要自定义。对应的Q（就是收到的应答）第一个是状态字1，第二个是实际转速，这些也可以在6RA70中自己定义。

2.4.5、6RA70上的地址按照组态的地址设定好。注意P927，P918要断电后才能生效。

2.5、PLC程序设计：

2.5.1、盘卷机工艺控制要求：

正常生产过程中，运行1#夹送辊及1#卷筒，等待轧件，此时夹送辊的速度适当增加动态补偿，当夹送热金属检测器检测到有轧件信号时，程序中的延时继电器开始计时，以便控制夹送辊气动电磁阀得电。

轧件进入盘卷机后，自动打开喷水喷汽装置，对滚轮进行冷却，同时卷筒电机开始加速，当轧件卷曲直径超出卷筒外径时，卷筒电机开始减速，直到轧件卷曲直径小于卷筒的直径时，卷筒电机再次开始加速，这样重复运行控制卷筒速度。卷筒的直径根据规格不同进行调整，在程序中，PLC自动计算轧件的卷曲直径，来控制电机转速。

当轧件还有50米时，程序要进行卷尾控制，安装在盘卷机前50米的卷尾热金属检测器检测到下降沿信号，PLC程序根据设定好的卷筒外径及卷筒内径，适当调整卷筒收尾时卷筒的转速，保证尾部不散乱。

轧件全部进入卷筒后，夹送辊电磁阀失电，喷水喷汽电磁阀失电，拨叉装置自动切换到2#盘卷机，停止1#卷筒电机转动，然后手动控制卷筒收集打件。（盘卷机设备原理见如下图2）

图2、盘卷机设备原理

2.5.2、根据工艺要求编写程序：

首先按工艺控制的要求，编写盘卷机设备的逻辑梯形图和夹送辊及卷筒的给定，只要把标准的控制字传给直流传动装置，把控制字送到参数P648中。

盘卷机夹送辊和卷筒的给定由工艺算出，其中夹送辊的速度根据成品轧机的线速度进行计算，而盘卷机卷筒的速度还要结合卷曲的形状进行计算，按阶跃曲线叠加在速度上，作为卷筒电机加减速的给定，然后传送到参数P644中。

2.5.3、控制字和给定的传送：

盘卷机逻辑控制程序编好后，还要通过系统的程序块把控制字和给定传到直流传动装置中，根据硬件配置中的地址范围，在组织块OB中选用 SFC14"DPRD_DAT"、SFC15"DPWR_DAT"系统功能块，向直流调速器的CBP2模块接收/发送过程数据.

3、效果及结论

经过5年的生产实践证明，我厂研制的盘卷机，从开始的单盘卷机调试，到满负荷的双工位盘卷机生产，利用PROFIBUS-DP控制直流传动装置，具有生产稳定、可靠，工艺参数调整灵活、快捷等特点。