基于Profibus-DP的彩涂板处理线变频器通讯-专业论文-自动化应用案例

基于Profibus-DP的彩涂板处理线变频器通讯

发布日期：2018-09-29 来源：《智慧工厂》8期作者：张利辉浏览次数：23300

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【摘　要】：本文以彩涂板处理线为例，基于Profibus-DP现场总线网络技术，介绍了GE LV7000变频器与PLC之间通过Profibus-DP网络交换实时数据，为彩涂板材的表面优化处理，提供了可靠的保证。

关键词： Profibus-DP 变频器通讯

Abstract: This paper takes colour coated plate disposal line for example and explains how to exchange reeltime date between GE LV7000 transducer and PLC by ways of Profibus-DP based on fieldbus network technology. It provides reliable guarantee for the surface disposal of colour iron and steel sheet plate.

Key Words: Profibus-DP Frequency converter communication

【中图分类号】TN773 【文献标识码】B 文章编号1606-5123（2018）08-0000-00

1 引言

Profibus-DP(Decentralized Periphery，分布I/O系统)，是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准，它的出现使得传统的自动控制系统产生重大变革。

Profibus -DP广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化，用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术，可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。

Profibus -DP是一种高速、低成本通信，专门用于设备级控制系统与分散式I/O的通信，传送速度可在9.6kbps~12Mbps范围内选择，传输介质为双绞线或光缆，传输距离根据传送速度可为100~1200米。当总线系统上电启动时，所有连接到总线上的装置应该被设成相同的速度。

2 彩涂板材处理线

我国经济的快速发展，对钢材的需求也在不断的增长，而彩色涂层钢板生产工业已经有了很大的发展，现阶段要根据需求不断研究开发新产品、新工艺。随着计算机技术、网络技术、现场总线技术以及自动控制技术的快速发展，为生产出高质量的产品提供了技术保障。

图1示意了一条彩涂板材处理线。开卷机把钢卷打开，入口活套储存一段钢带以备入口换卷用，钢带经过酸洗、涂层送入炉子加热，经过相关工艺处理后，进入出口活套，出口活套一般空套量以备出口换卷用，最后卷取机卷钢带。其工艺传动控制系统分为入口段、中部、和出口段。入口段从开卷机到1#张力辊，中部从入口活套到出口活套，出口段从4#张力辊到卷取机，三个工艺段之间的速度被活套隔离。速度和张力是该处理线的两个最重要控制对象，用垂度仪来调节炉子里的钢带，尽量使钢带在生产时悬在炉体中间(没有炉辊)。各工艺段的速度具有基准设定值和调节功能。三个工艺段的基准速度均由相应段中的张力辊速度基准设定，在系统正常自动运行时各段速度将自动协调一致。

该处理线带钢传送全部采用三相交流马达驱动，受控于标准的SPWM型变频器，可进行开环或闭环控制，具有监控、故障指示和总线连接操作功能。

3 变频器通讯

3.1 系统通讯结构

该处理线的控制要求高，各系统之间的通讯稳定可靠就非常重要，并在很大程度上影响到整个处理线的性能。处理线中所有变频器通过Profibus -DP连接通讯。控制系统的总体结构如图2所示。

整个系统包括三层：现场控制层、监控层和管理层。现场控制层主要是处理线上的各变频设备。以入口活套变频器为例，它可对马达进行启停控制，对其张力和速度进行调节，并对马达风扇和抱闸进行控制；还可把马达、马达风扇、抱闸的状态信息，以及当前电流、速度反馈值、力矩反馈值上传给监控层的通信控制器。监控层通信控制器的主要任务是过滤信息量，并将信息上传给管理层，同时接收管理层的控制指令。管理层主要由PLC、工程师站、操作站、二级中心站等组成，主要用于信息的综合管理与控制，具有汇总各个节点上传信息、综合决策、数据查询及处理、故障诊断、通信管理等功能。

3.2 GE LV7000变频器通讯

(1)rofibus-DP工业总线：由于现场控制层具有节点多、分布广的特点，其通信系统应具有良好的可靠性、适应性、可扩展性，并能满足长距离传输和现场调试方便的需要。因此，现场控制层采用了使用可靠性高、实时性强且成本低的Profibus-DP总线。管理层的PLC、工程师站、操作站、二级中心站等相互之间通过以太网进行通信。而监控层的Profibus通信控制器则提供PLC与现场控制层Profibus总线的接口，即把PLC的数据和命令传送给指定的Profibus网络节点，同时将各网络节点的数据传输给PLC以做进一步处理。

(2)GE LV7000变频器：GE LV7000可以采用Profibus-DP、CANbus、Ethernet同上级控制器PLC进行通讯，这次采用Profibus-DP的通讯方式，在变频器中装Profibus通讯卡，每个Profibus总线上理论连接变频器的最大数量为125台，但由于线路阻抗、装置消耗和通讯要求，在没有中继的情况下，一般连接装置数小于28台。

在变频器中，需要在其系统应用程序中编好通讯的数据地址以及对应的数据类型、数据名称，保证通讯数据正确。Profibus节点地址可设置为2～126中的任何值， Profibus通讯速率通常为：187.5kbit/s、500 kbit/s、1500 kbit/s。每个变频器在Profibus通讯中交换的数据量由PLC设置的GSD文件配置的PPO类型决定，通常使用了8个发送字和4个接收字，其中前一个发送字和接收字是状态字和控制字。本处理线所用PLC为GE HPCi，有配套的Profibus通讯板卡。

4 P80i编程平台

4.1 Profibus通讯配置

GE HPCi的编程软件为P80i，Profibus通讯就在P80i软件内配置，首先要在硬件配置中添加Profibus板(PFB)，成功添加后，如图3所示，然后双击打开配置Profibus的页面，如图4所示，设置Profibus地址和通讯速率。