基于Profibus網的變頻器在高爐物料厚度探測的應用彭永供，項安，胡奕濤（南昌大學信息工程學院江西南昌了西門子S7-300PLC與變頻器通訊編程過程的PID調節配置方法。

　　變頻器是交流調速中普遍使用的基本設備，一般應用PLC作為控制器，變頻器作為被控設備，工作方式是：利用PLC的開關量I/O信號，通過變頻器端子控制變頻器的啟動和停止，利用模擬量I/O信號，控制變頻器的運行和調速。變頻器隨著其產品性能的提高與功能的加，其控制也越來越復雜，這勢必導致整個變頻器系統的布線多以及不可避免的干擾問題。隨著現代化工廠范圍的延伸和現場總線的應用，基于網絡的遠程控制己成為可能。Profibus是目前歐洲主流的一種工業通訊網絡，它具有通訊速度快，協議開放，接線簡單等優點。通過通訊獲得的數據是不存在偏差的，可以以此為依據用PLC的PID算法來完成閉環調速控制I并有效的記錄數據以供分析。

　　1物料厚度探測分析在高爐煉鐵系統工程中，物料料面厚度是一個非常關鍵的參數，物料料面的探測是至關重要的。假設物料位于一個相對較小的高爐內，由于料面的溫度很高，且料面高低不太平坦，可探測的空間小，所以采用耐高溫的重鐵錘直接接觸料面，用鋼絲繩拉住鐵錘，通過一個滑輪將鋼絲繩的另一端固定在一個滾輪上，該滾輪通過變速箱由電機拖動，然后通過計算裝在與滾輪同軸的編碼器上的編碼數來確定料面的厚度。

　　在料面探測中所要解決的問題是在重錘下降過程中，讓重錘緩緩下降，碰到料面后自動停止，然后隨著料面的下降而下降。分為兩個過程：（1）重錘下降過程，（2）重錘隨料面下降過程。在制造重錘時，特地將重錘做成重心較低的形狀，這樣就在第二個過程中，讓重錘靠重力隨著料面下降而下降，而不需要控制了。所以，問題就集中到了重錘下降這個惟一的過程當中來。

　　在多次試驗中，發現將重錘下降過程中的向下力矩控制在小于5Nm，電機速度控制在500r/min左右，下降的過程就會比較合適，不會太慢，也不會沖過頭。因此可通過控制力矩來達到控制速度的功能。

　　2變頻器調節原理V0為重錘在某一時刻時的初速度；a為重錘在某一時刻的下降加速度。

　　而（mgf）=ma，其中f為電機提升力矩產生的提升力。由此可見，通過調節變頻器的提升力矩，可以達到控制重錘下降速度的目的，根據以上的原理，我們可以得到PID調節的方框圖如所示。

　　PID調節示意Profibus-dp網的控制系統以ASC800系列變頻器介紹現場總線系統的組成。西門子ASC800系列變頻器的Profibus-DP通訊卡為CBP，插在變頻器中，由基本裝置提供電源。電纜線連成的現場總線系統如所示，在本系統中上一級自動化系統采用西門子可編程S7-300系列的CPU315-2系統，變頻器采用內插CBP卡的ASC800系列變頻器。CPU315-2系統本身具有Profibus-DP接口所以無需另外的通訊接口單元及轉換接口從而大大減少了現場接線，降低了工程造價。

　　Profibus-DP網的控制原理圖本系統中，上一級自動化系統作為主站，變頻器作為從站。工作時，主站傳送變頻器運行指令給從站，同時接受變頻器反饋回來的運行狀態及故障報警狀態。變頻器在主站的指揮下運行，并且將運行的信息及時送到主站。

　　4組態槽。

　　接口。

　　3.變頻器站和主站用屏蔽雙絞線相連，在Profibusdp網的首端和終端接上終端電阻。

　　Profibus-dp網中所有硬件都添加到配置文件中，設置各自的硬件屬性，包括Piofibus-dp網絡通訊協議、傳輸速率等。一般將波特率設定為較低的水平以提高抗干擾能力。

　　安裝ABBASC800的驅動，在西門子S7-300硬件組態ASC800隨機附帶的ABB 0812.gsd，該文件是可以用記事本打開的，內有詳細的通訊配置。然后刷新，可到Profibus網中。然后選擇PPOType4，它的輸入輸出地址均為6個字。

　　5控制程序的編制的數據交換程序，以及PID調節的配置方法，使電機的轉速控制為500r/min.添加西門子自帶的系統功能SFC14和SFC15到LM80.0 //設定M80為脈沖字節，其中0 /PLC不斷發校驗脈沖給變頻器，一旦變頻器未能檢測到該脈沖，就立刻制動電機的數據頻器在S7-3⑴的定時中斷程序OB35（定義為50ms）中添加一個PID調節器程序FB41，為FB41分配參數（在一個DB塊內，此處為DB1）。將從變頻器讀入的速度轉化為浮點數放入DB1.PV（過程輸入值）中。

　　采樣時間設定為：DB1.CYCLE=SOms；比例調節設定為DB1.GAIN=0.1.積分調節設定為：DB1.TI=微分調節設定為：DB1.TD=300ms.高低限設定分別為：程序中不能對其操作//設定為自動//設定比例調節啟動//設定積分調節啟動//積分調節初始化//設定微分調節啟動6結束語通過長時間的運行，可以看到，采用以上的通訊控制方法，具有接線簡單（只需兩根線）交換數據快，控制距離長，以及安全可靠的優點。能夠在誤差允許的范圍內準確地探測到料面的厚度，為工廠工藝提供可靠的數據，同時下降過程的有效控制使得檢修周期大大延長。