SIEMENS工业通信网络在冷轧机组上的应用

　　1 引言

　　在工业自动化控制领域，普遍采用国际公认的开放式通信协议有：PRO FIBUS 、工业以太网、PROFINET 及AS-Interface 等。西门子全集成自动化系统对于国际化、开放式的通信标准具有极强的兼容性。对于企业级的西门子工业通信系统，Internet 和Intranet 技术应用广泛;对于车间级的西门子工业通信系统，主要解决方案是工业以太网;对于现场级的西门子工业通信系统，主要解决方案是PROFIBUS协议。在冷轧机组中，主要实现了PROFIBUS协议的不同应用，即PROFIBUS-DP 和PROFIBUS-FDL协议。PROFIBUS -DP 通信协议保证了数据的高速传送，特别适合可编程控制器与现场分散I/O设备的通信;PRO- FIBUS-FDL协议是一种更为优化的通信方式，适合主站之间的总线通信。

　　2 系统简介

　　通钢四平六辊可逆冷轧机，其轧制范围是从来料厚度为0.4~4mm，轧制到成品厚度为0.3~3mm的成品带卷。该机组控制系统采用西门子自动化公司的产品，基于西门子工业通信网络，实现了PLC中央处理器与现场I/O、传动装置之间的数据交换，并与操作员界面、工程师站等多台设备进行数据共享。

　　3 网络结构

　　从网络图1中可看到：有一台S7-400(一级主站、一台FM458主站Ⅱ、一台TP270触摸屏、两台上位机、若干ET200M分布式I/O从站和传动控制从站，并通过PLC背板总线和四条网络将它们连接在一起。下面分别介绍相关通讯网络。

　　3.1 主站与人机界面(网络l )

　　从图1中可看到，本机组设有三套PLC实现整个机组的检测和控制;两台上位监控计算机，一台作为工程师站，另一台用于监控，并与机组PLC进行数据共享，从而完成系统启停、机组状态显示、工艺参数设定、故障诊断报警及张力实时曲线显示等功能;人机界面TP270触摸屏安装于出口操作箱用于轧机后部的操作。

　　PLC主站Ⅰ通过以太网模块和一台人机界面TP270触摸屏及两台上位监控计算机组成以太通讯网络，即网络1。

　　3.2 主站Ⅰ与分布式I/O(网络2)

　　主站ⅠS7-400 CPU412-2DP中央处理器带有两个通讯端口，即DP/MPI和DP口(见图l)，DP/MPI口提供两种协议：PROFIBUS-DP和MPI协议。MPI(Multipoint Interface)协议适合通讯速率要求不高、数据通信量不大的场合。

　　本机组设计DP口用于DP协议，该通讯接口通过PROFIBUS-DP协议将主站Ⅰ与现场四个操作台的ET200M模块和四个阀站控制箱以及两个液压站的ET 200B模块相连，组成网络2。通过此网络采集开关量信号、数字量信号和模拟量信号等。将采集的各种信号，经过中央处理器程序处理后输出，以控制各液压阀、气动阀动作，从而完成计长、计重功能及各段张力的控制。同时，在触摸屏及上位监控机上做状态及参数显示。