PROFIBUS现场总线在无缝钢管厂中的应用
PROFIBUS是一种国际化、开放式异步串行通讯标准，广泛适用于制造业自动化和流程自动化、 楼宇、交通、电力等各行各业。 通过PROFIBUS可以方便地实现各种不同厂商的自动化设备及元器件之间的信息交换。PROFIBUS协议标准由三个兼容部分组成：PROFIBUS-DP（分布式外设）、PROFIBUS-FMS（现场总线信息规范）、PROFIBUS-PA（过程自动化）。标准化的现场总线具有“开放”的通讯接口、“透明”通讯协议，允许用户选用不同制造商生产的分散I/O装置和现场设备。现场总线PROFIBUS满足了生产过程现场级数据可存取性的重要要求，一方面它覆盖了传感器/执行器领域的通信要求，另一方面又具有单元级领域的所有网络通信功能。特别在“分散I/O”领域，由于大量的、种类齐全的、可连接的现场设备可供选用，因此PROFIBUS已成为事实上的国际公认的标准。
本文针对天津市无缝钢管厂140机组无缝生产线减径机区现场总线的应用，介绍了PROFIBUS系统的构成及相关应用。该系统由PROFIBUS-DP构成主从结构。SIEMENS PLC S7-300，上位机WINCC作为主站，TP177A触摸屏作为二级主站，6RA70直流传动装置和6SE440变频器及其远程I/O ET200S作为从站。上位机采用台湾研华工控机与PLC组成TCP/IP网。
1减径机生产线简介
天津市无缝钢管厂投产的140 机组无缝生产线采用的是二辊菌式穿孔机和阿塞尔全浮芯棒轧管机及其14机架微张力减径机等生产工艺，该工艺具有世界先进水平，设备运行可靠，生产效率高。电气控制主要完成对整个机组的过程控制和调节，完成生产线中相关设备及其各个相关专业之间的工艺联结、连锁，以保证整个机组设备能够按照生产和工艺要求，正常、正确、准确地进行相应的有序动作。由于热轧线的工艺复杂，控制系统的可靠性要求较高，所以，系统的硬件设计和软件编程就要完善可靠。
140机组无缝生产线减径机选用14机架三辊微张力减径机，生产热轧无缝钢管减径量较大，既能满足生产的要求又节省投资，产品质量和产量可得到有利的保证。14机架减径机两个主要效用是减径和改变壁厚，它采用了三辊式独立传动的机构，选用14台直流电机进行拖控。Ф140 Assel 轧管机组定减径采用14架单独转动的微张力定减径机组，可以在一定的急减径率和较小的单机架减径率条件下来达到定减径的作用，可以采用一种规格的管材生产多种规格的成品管，还可以使定减径后的钢管外表面光洁、无划痕等，进一步改善钢管的外表面质量。14机架减径机最大总减径率约35％，单机架减径率最大3.5％。下面是14机架减径机各主要参数：
机架数： 14架
轧辊理想直径： φ380mm
轧辊辊身宽度： 160 mm
最大轧制压力： 170KN
电机功率： 147kw （直流调速）
电机转数： 800/1600/2000 r/min
过载系数： 2.2
根据减径机工艺要求可知，该系统中需要控制的设备较多，逻辑关系复杂，各部分间的速差要求严格。若采用集中控制，不但繁琐、成本高且布线量很大，检修和维护都不容易。因此，本系统选择了基于PRIFUBUS的分布式控制，较好地解决了以上技术问题。
2 控制系统硬件构成
本系统采用PROFIBUS网进行PLC控制器及各传动装置6RA70、6SE440变频器间的数据交换与通讯，主传动等大直流电机的传动，供电方式全部采用全数字直流变流器供电；弱磁调速、可逆传动，控制系统均为速度电流双闭环调速系统。小直流电机供电系统采用全数字直流调速系统，电枢可逆，独立弱磁调速。传动装置及现场级监控设备与主PLC用PROFIBUS总线相连。PROFIBUS有极高的传输速率，多种网络拓扑结构。主PLC与各主传动系统之间的设定值、指令和数据均通过PLC的PROFIBUS-DP网络接口进行传送, 实现网络控制，系统响应速度快；在操作台和现场设有ET200S远程站，也通过ROFIBUS-DP网络化分布式控制。 PLC系统配有多条PROFIBUS-DP网络，把各区传动系统及远程操作部分分段组网，在提高系统响应速度的同时，也增加了系统的安全可靠性[1]。
该网络的主要特点：
a．网络可容纳的通讯节点数量可灵活组态
b．网络的通信速率为500Kbps
c．网络通讯协议：PROFIBUS-DP
d．每台联网的PLC或传动装置均装有一块网络接口模块
e．PLC与传动间的各种控制信号和状态信息都可以通过网络实现（包括数字信号和模拟信号）
整个减径机区包括西门子6RA70直流调速装置14台，作为14机架，5台西门子6SE440变频器，分别作为辊道运输和高压水除鳞，5个ET200S作为远程I/O，分别是液压站，稀油润滑站，及其操作台和现场操作箱等。另外还有3个TP177A触摸屏作为二级主站，主CPU选择CPU317-2DP，带MPI/DP和 DP接口。
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