基于Profibus网的变频器在高炉物料厚度探测的应用彭永供，项安，胡奕涛（南昌大学信息工程学院江西南昌了西门子S7-300PLC与变频器通讯编程过程的PID调节配置方法。

　　变频器是交流调速中普遍使用的基本设备，一般应用PLC作为控制器，变频器作为被控设备，工作方式是：利用PLC的开关量I/O信号，通过变频器端子控制变频器的启动和停止，利用模拟量I/O信号，控制变频器的运行和调速。变频器随着其产品性能的提高与功能的加，其控制也越来越复杂，这势必导致整个变频器系统的布线多以及不可避免的干扰问题。随着现代化工厂范围的延伸和现场总线的应用，基于网络的远程控制己成为可能。Profibus是目前欧洲主流的一种工业通讯网络，它具有通讯速度快，协议开放，接线简单等优点。通过通讯获得的数据是不存在偏差的，可以以此为依据用PLC的PID算法来完成闭环调速控制I并有效的记录数据以供分析。

　　1物料厚度探测分析在高炉炼铁系统工程中，物料料面厚度是一个非常关键的参数，物料料面的探测是至关重要的。假设物料位于一个相对较小的高炉内，由于料面的温度很高，且料面高低不太平坦，可探测的空间小，所以采用耐高温的重铁锤直接接触料面，用钢丝绳拉住铁锤，通过一个滑轮将钢丝绳的另一端固定在一个滚轮上，该滚轮通过变速箱由电机拖动，然后通过计算装在与滚轮同轴的编码器上的编码数来确定料面的厚度。

　　在料面探测中所要解决的问题是在重锤下降过程中，让重锤缓缓下降，碰到料面后自动停止，然后随着料面的下降而下降。分为两个过程：（1）重锤下降过程，（2）重锤随料面下降过程。在制造重锤时，特地将重锤做成重心较低的形状，这样就在第二个过程中，让重锤靠重力随着料面下降而下降，而不需要控制了。所以，问题就集中到了重锤下降这个惟一的过程当中来。

　　在多次试验中，发现将重锤下降过程中的向下力矩控制在小于5Nm，电机速度控制在500r/min左右，下降的过程就会比较合适，不会太慢，也不会冲过头。因此可通过控制力矩来达到控制速度的功能。

　　2变频器调节原理V0为重锤在某一时刻时的初速度；a为重锤在某一时刻的下降加速度。

　　而（mgf）=ma，其中f为电机提升力矩产生的提升力。由此可见，通过调节变频器的提升力矩，可以达到控制重锤下降速度的目的，根据以上的原理，我们可以得到PID调节的方框图如所示。

　　PID调节示意Profibus-dp网的控制系统以ASC800系列变频器介绍现场总线系统的组成。西门子ASC800系列变频器的Profibus-DP通讯卡为CBP，插在变频器中，由基本装置提供电源。电缆线连成的现场总线系统如所示，在本系统中上一级自动化系统采用西门子可编程S7-300系列的CPU315-2系统，变频器采用内插CBP卡的ASC800系列变频器。CPU315-2系统本身具有Profibus-DP接口所以无需另外的通讯接口单元及转换接口从而大大减少了现场接线，降低了工程造价。

　　Profibus-DP网的控制原理图本系统中，上一级自动化系统作为主站，变频器作为从站。工作时，主站传送变频器运行指令给从站，同时接受变频器反馈回来的运行状态及故障报警状态。变频器在主站的指挥下运行，并且将运行的信息及时送到主站。

　　4组态槽。

　　接口。

　　3.变频器站和主站用屏蔽双绞线相连，在Profibusdp网的首端和终端接上终端电阻。

　　Profibus-dp网中所有硬件都添加到配置文件中，设置各自的硬件属性，包括Piofibus-dp网络通讯协议、传输速率等。一般将波特率设定为较低的水平以提高抗干扰能力。

　　安装ABBASC800的驱动，在西门子S7-300硬件组态ASC800随机附带的ABB 0812.gsd，该文件是可以用记事本打开的，内有详细的通讯配置。然后刷新，可到Profibus网中。然后选择PPOType4，它的输入输出地址均为6个字。

　　5控制程序的编制的数据交换程序，以及PID调节的配置方法，使电机的转速控制为500r/min.添加西门子自带的系统功能SFC14和SFC15到LM80.0 //设定M80为脉冲字节，其中0 /PLC不断发校验脉冲给变频器，一旦变频器未能检测到该脉冲，就立刻制动电机的数据频器在S7-3⑴的定时中断程序OB35（定义为50ms）中添加一个PID调节器程序FB41，为FB41分配参数（在一个DB块内，此处为DB1）。将从变频器读入的速度转化为浮点数放入DB1.PV（过程输入值）中。

　　采样时间设定为：DB1.CYCLE=SOms；比例调节设定为DB1.GAIN=0.1.积分调节设定为：DB1.TI=微分调节设定为：DB1.TD=300ms.高低限设定分别为：程序中不能对其操作//设定为自动//设定比例调节启动//设定积分调节启动//积分调节初始化//设定微分调节启动6结束语通过长时间的运行，可以看到，采用以上的通讯控制方法，具有接线简单（只需两根线）交换数据快，控制距离长，以及安全可靠的优点。能够在误差允许的范围内准确地探测到料面的厚度，为工厂工艺提供可靠的数据，同时下降过程的有效控制使得检修周期大大延长。