PROFIBUS现场总线在2300轧钢机组的应用

石 磊

（太钢集团公司， 山西 太原 030003）

PROFIBUS定义了串行现场总线系统的技术和功能特征，利用该总线系统，可以组网连接底层（传感器/执行器层）的分布式数字可编程现场控制器和中间执行层设备。PROFIBUS由3部分组成，即 PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA。

（1）PROFIBUS-FMS定义了主站与主站之间的通信模型，它使用了OSI 7层模型的第1层、第2层和第7层。第7层包括现场总线报文规范FMS和低层接口LLI。FMS主要用于系统级和车间级的不同供应商的自动化系统之间的数据传输，处理单元级的多主站数据通信，为解决复杂的通信任务提供了很大的灵活性。

（2）PROFIBUS-DP用于自动化系统中单元级控制设备与分布式I/O的通信，可以取代4~20 mA模拟信号的传输。PROFIBUS-DP使用第1层、第2层和用户接口层，第3~7层未使用，这种精简的结构确保了高速数据传输。PROFIBUS-DP特别适合于PLC与现场分布式I/O设备之间的通信。

（3）PROFIBUS-PA用于过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输，使用扩展的PROFIBUS-DP协议，此外还描述了现场设备行为的PA行规。

1 2300轧钢机组电气控制系统简介

2300轧钢机组建成于20世纪60年代，采用传统的电气继电控制，控制思想落后、电缆繁多，线路复杂，故障与报警系统不完善，经常因电气故障造成机组停产。鉴于以上情况，在2006年对2300轧钢机组的电气设备进行了改造。在控制系统上采用SIEMENSPLCS7-300，大型直流电动机采用SIEMENS SIMADYN D控制，压下控制系统采用6RA70直流传动装置控制，对于其他一些皮带轨道和公共辅助设备主要采用59O直流控制装置和MM440交流传动装置进行控制。采用WINCC系统并与PLC之间进行通讯，制作完整的报警监控画面，具备历史曲线查询和记忆功能。现场6个ET200站和26台交直流控制装置与PLC之间采用PROFIBUS-DP通信，进行数据传输与交换，保证整体生产工艺快速、准确地按照逻辑步骤运行。

2 PROFIBUS-DP在2300轧钢机组的应用及其特点

在PROFIBUS现场总线中，PROFIBUS-DP的应用最广，主要用于PLC与分布式I/O和现场设备的高速数据通信，典型的DP配置是单主站结构，也可以是多主站结构。各主站间为令牌传送，主站与从站之间为主，从循环传送，支持单主站或多主站系统，总线上最多126个站。可以采用点对点用户数据通信、广播方式和循环主，从用户数据通信。2300轧钢机组的通讯就采用的是PROFIBUS-DP单主站结构。以PLC作为主站，各个ET站和交直流数字控制装置作为从站，采用主从方式进行通信，主站与从站之间为主，从循环传送。PLC系统配有多条PROFIBUS-DP网络，把交流数字控制装置、直流数字控制装置、远程ET200操作站分段组成网络，不但提高了系统的响应速度，同时也增加了系统的安全稳定性。

2300轧钢机组采用了PROFIBUS-DP网络后，主要有以下优点：①减少了大量的控制电缆和控制柜，节约了硬件成本。②增加了系统的安全性与稳定性。③PROFIBUS-DP本身具备诊断和保护功能，维护方便快捷。④变量采集方便，监控报警、故障检测、历史曲线记录等功能得到了完善。⑤减少了工程施工量，节约了施工成本。⑥生产人员操作快捷简单，具有完善的安全互锁功能。⑦控制逻辑软件程序化，减少了故障点，保证了系统运行的平稳性。⑧具有高度的系统集成主动权，便于管理与调度指挥。

3 结束语

PROFIBUS-DP现场总线在2300轧钢机组得到了成功的应用，无论是从最初的设计与安装，还是后期的调试与维护，都显示出了该系统的强大功能和优越性。不但节约了改造成本，而且还保证了机组运行的稳定性，特别是多层次、多角度的故障监控能力，相当于又增加了“一双眼睛”和“一对耳朵”，使得系统的性能得到了大幅度的提高，为生产保障提供了有力的支持。