PROFIBUS-DP在桥式斗轮取料机中的应用

中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号：

本文介绍了通过西门子PLC与变频器实现了对桥式斗轮取料机控制方式的升级。并可以实现取料机电机频率、运转时间的远程控制及监控。

1 前言

北方重工生产的桥式斗轮取料机广泛应用于水泥、煤炭、码头等大量需要散料预混匀的行业。随着市场竞争的日益激烈，降低设备生产成本，减少设备故障率，已成为扩大利润、增加客户满意度的必要手段。

为此对取料机变频的控制方式进行了一次技术更新。原有设备存在以下问题：

1、 需要配备PLC模拟量输出模块，用来实现对频率的控制。

2、 配备PLC的模拟量输入模块才能实现对工作频率的监控。

3、 在对变频器的控制远程控制中需要布置多根电缆与继电器等原件。

4、 在功能拓展时，需要相应增加一定数量的配套元件。

为了提高生产效率，使设备适应多样性的现场环境，本设计采用PROFIBUS-DP通讯的方式代替原有的变频器硬线控制方式。该方法优化了电器柜的布线，减少了PLC模拟量模块的使用，和数字量输入、输出点的占用，取消了与变频器控制相关的继电器等相关电器元件。并实现了模拟量数据的数字化传输，使中控室远程监控及连续控制桥式斗轮取料机成为可能。同时由于电气原件的减少也大大的降低了电器元件的故障率，减少了设备维护的工作量，降低了维护成本。而且可以再不增加硬件设施的情况下仅通过更新程序，增加对变频其他功能的控制或监控。

2 系统简介

桥式刮板堆取料机平面图如图所示1-1所示。

图1-1

本设计主是同过PROFIBUS-DP通讯将PLC与斗轮小车行走变频器、大车行走变频器组成总线网络。用户可根据需要，将取料机PLC与中控室DCS系统通过无线通讯或光纤等传输介质实现远程监控与传输，实现远程监控与控制，本文中不详细介绍。

本文种组成PROFIBUS-DP网络的主要元件及软件明细如下：

1、 CPU模块:西门子（6ES7 315-2EG10-0AB0）*1

2、 变频器：西门子（MM440）*2

3、 变频DP接口模块：西门子（6SE640X-1PB00-0AA0）*2

4、 PROFIBUS总线连接器*6

5、 DP电缆若干

6、 西么子step 7 V5.4

7、 WINCC flexible 2007

2.1总体设计思路

PROFIBUS-DP为主、从站之间轮询的方式进行通讯，因此本设计中将PLC设为主站，斗轮小车行走变频器、大车行走变频器、触摸屏设为从站。 通过其他输入端口（例如：触摸屏、电位计等）修改PLC中的变量，经过PLC程序的运算，将该变量通过PROFIBUS-DP网络传输到各变频器中，并从变频器读取状态量再次通过PROFIBUS-DP网络传回PLC，在经过换算后，通过其他网络途径传输到可视设备上，以达到对变频器运行状态的监控。拓扑图如图1-2所示。

图1-2

2.2 软件设计

1、硬件组态：（用STEP 7软件进行组态，如图1-2）

(1)组态主站：在项目中添加SIMATIC 300 STATION，进入硬件组态，选择机架、电源及CPU。添加PROFIBUS-DP网络，选择DP协议。将CPU的站地址设为1并设为主站。

(2)组态从站：在硬件组态中分别选取变频器接口模块，将其地址分别设为2、3并设为从站。选择从站的通信报文为PPO1。由于本设计中只对变频器进行通断、频率控制和相应的状态监控，因此没有选择其他通讯报文，若需要拓展通讯功能则可以选择其他通信报文，本文不进行详细描述。

2、软件设计：

在该设计中， PZD数据区为PIW264-PIW267，PQW264-PQW267。其中PZD地址PIW264、PIW265为启停反转控制字，PIW266、PIW267为频率控制字。PQW264、PQW265为启停反转状态字，PQW266、PIW267为频率状态字。

建立数据块编DB1，编写程序如图1-3所示。

图1-3

W#16#108为PID首地址（即十进制264），自此变频器中的控制字和状态字已经于DB1中的地址一一对应。只要将改变DB1中DBW0、DBW1的数据即可实现对变频器的控制，而读取DBW10、DBW11的数据即可知道变频器相应的状态（具体每个位的具体含义请查阅MM440使用大全）。

2.3 硬件安装

将PROFIBUS总线连接器与DP电缆相连接，并将变频DP接口模块插入MM440中，按照PLC-小车行走变频器、小车行走变频器-大车行走变频器的顺序，组建网络。将小车行走变频器上连接的两个总线连接起的终端电阻切除（若需要扩展其他器件，除网络两端的终端电阻保留外其余全部切除）。至此硬件安装完成。

在编写相应的斗轮小车取料机程序后，便可根据需要控制斗轮小车的行走频率、启停时间以提高生产效率。通过控制大车行走频率和时间从而控制大车步进的距离，以达到控制取料机产量的目的。

3. 结束语

采用PROFIBUS-DP网络对桥式斗轮取料机进行改进已经在生产实践中得到了验证。在实际生产过程中，用户根据料堆的横截面形状，在两端物料比较少的地方加快斗轮小车行进的速度，在中间物料多的部分减慢小车行进速度，使出料皮带出料更加均匀，有效的防止了物料量突然加大出料皮带打滑的现象，同时也提高了生产效率。并可根据下游仓库实际存储量适当的调整桥式斗轮取料机大车的行进距离，使出料量的到了有效的控制。中控室根据各终端反馈的信息直接对取料机的运行调整并根据取料机的运行状态调整下游的设备状态，大大的提高了信息传递速度。由于电器元件的减少也大大的降低了故障率，为安全生产增加了保障。同时对PROFIBUS-DP的采用也极大的增强了取料机系统的扩展性，为增加其他部件提供了简单可靠的接口。

参考文献

[1] MM440使用大全 西门子内部资料

[2] SIEMENS S7-300 PLC模板规范手册 西门子内部资料

[3] 崔坚主编李佳副主编.西门子工业网络通讯指南.机械工业出版社

[4] 冯敏、刘宇.自控产品在堆取料机控制系统上的应用，2006（6）

[5]李荣芳、范晓涛等SIEMENS自控产品在堆取料机控制系统上的应用，2004（3）

作者简介：曹艳华1980-5-24辽宁省开原市人，大学本科，工程师，研究方向：电气设计霞1980-9-13 山东省聊城人，大学本科，工程师，研究方向：电气设计