PROFIBUS現場總線在無縫鋼管廠中的應用
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CPU315-2DP最大的從站數量為12臺，超過這個數量將使網絡傳輸信號失敗。在減徑機區中作為從站的設備數量達到24臺，當通過工業以太網交換機(ESM)對減徑機區上位機WINCC采集信號時出現了信號丟失，最終本系統的CPU改為CPU317-2DP（最大的從站數量為30臺），從而實現了減徑機區信號的有效交換。當需要擴展總線的長度或PROFIBUS從站數大于32個時，應加入RS485中繼器。系統傳輸速率為1.5Mbit/s時，PROFIBUS現場總線最大的長度是200m，減徑機區要求PROFIBUS的長度為500m，這樣擴展到500m,就需要加入兩個RS485中繼器，這就可以同時滿足長度和傳輸速率的要求。在140機組無縫生產線的減徑機區、冷床區、軋管機區均采用了RS485中繼器[2]。
圖1 減徑機硬件組態
3 控制系統軟件功能實現
生產管理級的人機界面HMI、工程師站系統均配以WINCC 6.0工業組態軟件。可以實現對整個減徑機的在線監控，工藝生產參數設定、各種歷史數據的存儲分析，并形成各種歷史趨勢記錄曲線，為設備故障、質量生產事故分析提供依據；對減徑機等設備進行必要的操作控制、參數設定修正，動態的顯示圖畫圖表，同時具備故障報警、顯示、存儲及打印等功能。
基礎自動化級配置STEP 7 V5.3編程軟件。完成功能：手動／自動/檢修、操作臺/機旁操作箱等工作方式選擇控制邏輯；減徑區速度調整（節）方式： 減徑機設備的啟動、停止及緊急停車控制；手動/自動方式下速度級聯調節；動態沖擊速降補償；事故連鎖報警，生產聯系信號；物料跟蹤；主傳動間微張力控制；液壓、潤滑、冷卻輔助系統控制、聯鎖及報警功能；網絡通訊與管理。
PLC的程序是基于STEP 7 V5.3編程軟件編寫的，由于STEP 7 V5.3采用了模塊化的設計方法，所以在減徑機區我們采用FC1―FC14作為14臺直流傳動裝置的功能塊，FC20―FC24作為輥道變頻器和高壓水除鱗裝置的功能塊。另外采用全局數據塊DB1-DB4，為了整條線數管理據的統一，規定DB1為上微機WINCC的全局數據塊，DB2作為變頻器和直流調速裝置的全局數據塊，DB3 作為觸摸屏TP177A的全局數據塊 ，DB4作為編碼器全局數據塊 ，這樣大大地提高了程序的可讀性，減少了代碼維護的工作量。
另外當CPU檢測到程序處理過程中的錯誤和可編程控制器中的錯誤時，CPU會調用適當的組織塊（OB）。如果相應的OB塊不存在，CPU會進入STOP模式。這意味著錯誤的影響可以減小或根除。在減徑機區的程序中使用了如下的OB塊：I/O冗余錯誤OB70，CPU冗余錯誤OB72，電源故障OB81，診斷中斷OB82，CPU硬件故障OB84，編程順序錯誤OB85，機架故障OB86，通訊故障OB87，編程錯誤OB121，I/O訪問錯誤OB122[3]。
4 結論
這種基于現場總線基礎上的控制方案，系統結構得到簡化。從設計、安裝、投運到正常生產運行及其檢修維護，都體現出該控制系統的優越性，主要表現在：第一，節省硬件數量與投資；第二，節省安裝費用；第三，節省維護開銷；第四，用戶具有高度的系統集成主動權；第五，提高了系統的準確性與可靠性。第六，減少操作維護人員, 方便調度指揮, 取得了顯著的經濟效益。總之,Profibus-DP 現場總線的成功應用, 不僅降低成本, 簡化控制系統的配置,而且提高了系統運行的可靠性，尤其是其靈活全面的故障診斷能力及網絡通訊能力, 方便了施工、調試和維護, 使系統綜合運行成本大幅減少, 系統性能大幅度提高。不僅使控制系統的檔次跨上了一個臺階, 而且為天津無縫鋼管廠控制系統的綜合調控改造打下了良好的基礎。本技術已成功的應用在天津市無縫鋼管廠140機組，并于2006年4月18日全線順利投產。
參 考 文 獻
[1] 崔堅.西門子工業網絡通訊指南. 北京:機械工業出版社，2005.6,
[2] SIMOVERT MASTERDRIVES 矢量控制書本型變頻器 西門子電氣傳動有限公司（SEDL），2004.5
[3] 西門子(中國)有限公司.SIEMENS STEP7 V5.3編程軟件
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