西门子模块6ES7216-2AD23-0XB8库存优势

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环形加热炉的炉底呈环形，在炉底驱动装置的作用下承载工件由进料门旋转至出料门，再由出料机从出料炉门将加热好的工件取出。在工件随炉底运动过程中通过炉墙、炉**等处的烧嘴加热达到合格的出料温度，并满足温度均匀性要求，其入炉坯料不受形状和尺寸限制，适用于钢锭、盘形件和管坯工件的加热，因此上个世纪从60年代以来得到了广泛采用，成为管坯工件加热的主要炉型。

为满足产品的加热工艺要求，特设计出φ4.8m的环形加热炉，为**环形炉的较佳生产状况，我们采用plc和kingview6.51对其控制系统进行设计。

2 环形加热炉结构简介及控制要求

2.1环形加热炉结构简介

环形加热炉由炉底回转机构、炉体、炉体钢结构、燃烧系统、炉门及炉门升降机构、水冷系统、排烟系统、液压系统、控制系统等组成。可以对规格为φ121×134、φ114×222、φ299×348、φ273×615、φ130×500的坯料进行加工，加热温度为1050～1200℃±10，炉子中径为φ4.8m，其燃料种类为城市煤气，共分7个供热段，其中加热段3个，均热段3个，预热段1个。

环形炉炉体主要由旋转炉底、固定炉墙和钢结构组成。主要工艺流程如下：接到装料信号后，装料炉门打开，机械手根据炉前上料辊道上的工件长度调整抓钢位置，再将工件送到炉内*位置，然后机械手回到装料起始位置，装料炉门关闭，工件在炉内加热，旋转炉底按要求转动，并将已加热好的工件送到出料炉门位置，接到水压机工作信号后，出料炉门打开，机械手将工件取出并放到出料辊道上，送往水压机，完成工件的装料、加热、出料过程。

Profibus 是目前工控系统中较成功的现场总线之一，得到了广泛的应用。某煤气加压机控制系统采用Profibus-DP过程现场总线通讯技术方案，分别采用西门子的S7-300 PLC和ABB公司的ACS600变频器。

2 系统配置及通讯协议

(1) 系统配置

该 系统以西门子公司和ABB公司的相关产品来实现全数字交流调速系统在Profibus-DP网中的通讯及控制原理。附图为该系统的Profibus-DP 网的网络配置图，其中PLC为西门子公司的SIMATIC S7-315-2DP，变频器为ACS600系列，NPBA-12为与变频器配套的通讯适配器。编程软件为STEP7 V5.2软件，用于对S7-300 PLC编程和对Profibus-DP网进行组态和通讯配置。上位机画面操作采用WinCC5.1进行画面编程和操作，与PLC通讯采用以太网通讯方式。

(2) 通讯协议

在本系统中，S7-300 PLC作为主站，变频器作为从站时，主站向变频器传送运行指令，同时接受变频器反馈的运行状态及故障报警状态的信号。变频器与NPBA-12通讯适配器模 块相连，接入Profibus-DP网中作为从站，接受从主站SIMATIC S7-315-2DP来的控制。NPBA-12通讯适配器模块将从Profibus-DP网中接收到的过程数据存入双向RAM中，的每一个字都被编址，在 变频器端的双向RAM可通过被编址参数排序，向变频器写入控制字、设置值或读出实际值、诊断信息等参量。

变 频器现场总线控制系统若从软件角度看，其核心内容是现场总线的通讯协议。Profibus-DP通讯协议的数据电报结构分为协议头、网络数据和协议层。网 络数据即PPO包括参数值PKW及过程数据PZD。参数值PKW是变频器运行时要定义的一些功能码;过程数据PZD是变频器运行过程中要输入/输出的一些 数据值，如频率给定值、速度反馈值、电流反馈值等。Profibus-DP共有两类型的网络PPO:一类是无PKW而有2个字或6个字的PZD;另一类是 有PKW且还有2个字、6个字或10个字的PZD。将网络数据这样分类定义的目的，是为了完成不同的任务，即PKW的传输与PZD的传输互不影响，均各自 独立工作，从而使变频器能够按照上一级自动化系统的指令运行。

3 STEP7项目系统组态及通讯编程

(1) 使用STEP7V5.2组态软件，进入Hardware Configure完成S7-300 PLC硬件组态;

(2) 选定S7-315-2DP为主站系统，将NPBA-12的GSD(设备数据库)文件导入STEP7的编程环境中，软件组态NPBA-12到以 S7-315-2DP为主站的DP网上，并选定使用的PPO类型，本设计使用PPO4，设定站点网络地址。在变频传动装置Profibus的结构 中，ABB变频器使用Profibus-DP通信模块(NPBA-12)进行，主要是周期性的:主机从从站读取输入信息并把输出信息反送给从站， 因此需要在PLC主程序中调用两个系统功能块SFC14和SFC15来读写这些数据，实现到变频器的通信控制;

(3) 在主PLC程序中建立一个数据块，用于于变频器的数据通信;建立一变量表，用于观测实时通讯效果。

   4 变频器运行设置

变频器与PLC应用Profibus-DP现场总线连成网络后，除在PLC自动化系统中进行编程外，在每个变频器上也要进行适当的参数设置。

通讯电缆联接后，启动变频器，完成对变频器通讯参数的

4.1 基本设置。 机电专业

(1) 51.01—模块类型，本参数显示由传动装置探测到的模块型号。其参数值用户不可调整。如果本参数没有定义，则不能在模块与传动之间建立通讯。

(2) 51.02—本参数选择通讯协议，“0”为选择Profibus-DP通讯协议。

(3) 51.03—本参数为Profibus连接选择的PPO类型，“3”为PPO4，但变频器上的PPO类型应与PLC上组态的PPO类型一致。

(4) 51.04—本参数用于定义设备地址号，即变频器的站点地址，在Profibus连路上的每一台设备都必须有一个单独的地址。本次设计中两台变频器分别为2、3号站。

4.2 过程参数的连接

过程参数互联完成NPBA-12双端口RAM连接器与变频器相应参数的定义和连接，包括主站(PLC)到变频器的连接和变频器到主站(PLC)的连接两部分。在变频器上设定下列连接参数。 

(1) 从PLC发送到传动装置变频器的PZD值

l PZD1—控制字，如变频器的启动使能、停止、急停等控制命令;

l PZD2—变频器的频率设定值。

(2) 从传动装置变频器发送到PLC的PZD值

l PZD1—状态字,如报警、故障等变频器运行状态;

l PZD2—变频器的速度实际值、电流实际值等。 机电专业技术网

5 结束语

变频器控制系统采用了Profibus-DP现场总线控制模式后，不但整个系统可靠性强，操作简便。

1引言

变电站综合自动化系统是利用计算机软硬件技术、网络通信技术和自动化技术对在线运行的变电站全部设备进行实时监视、测量、保护、控制和管理的自动化系统。它集继电保护、故障滤波、本地监控和远动等变电站二次系统的功能于一体，对变电站进行*的控制和管理，完全取代了常规监视仪表、操作控制屏柜、模拟屏柜、*信息系统、变送器及常规远动装置等设备，提高了变电站的安全与经济运行水平。变电站综合自动化系统全面取代或更新传统的变电站二次系统已成为当前主要的发展趋势之一。

2变电站自动化系统的一般结构

从上世纪八十年代到现在，变电站自动化系统的结构有了很大变化，总括来说，一般可以将变电站自动化系统的体系结构划分为集中式、分布集中式、分层(散)分布式三种[1]。各种结构形式的变电站自动化系统所实现的功能、适用的场合各有所不同，在进行系统开发时可根据具体要求选择合适的系统结构。

2.1集中式结构

集中式结构是将变电站的全部信息(模拟量、开关量、脉冲量)输入到一套计算机系统中并由计算机系统进行集中采集、集中处理和集中监控的系统。该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上，增设RTU以实现“四遥”功能。

2.2分布集中式结构

分布集中式按功能或间隔划分控制单元，每个控制单元负责实现一定的功能，或负责一个间隔设备的控制。分布集中式结构的各个单元集中在控制室组屏安装。各个控制单元之间采用串行总线进行控制，而控制单元与控制设备之间的二次接线仍然是采用一对一的方式。

2.3分层分布式结构

分层分布式结构以电气一次回路设备或电气间隔设备为控制对象划分控制单元，各间隔层设备控制单元分散安装在开关柜上或其他一次设备附近，各个控制单元各自完成各自间隔层内的数据采集、监控、保护、远动等全面控制功能。

 

图1 分层分布式变电站

分层分布式系统的一般结构如图1所示。按IEC61850-1的建议，分布式变电站自动化系统分为三层，分别是过程层(设备层)、间隔层、变电站层[2]。间隔层所有控制单元相互间通过工业控制网络相连，这类工控网络可以是CAN、LonWorks、PROFIBUS等现场总线网络，或者是采用工业以太网，通信介质可以是双绞线或光纤。变电站层设备的通信采用以太网和TCP/IP实现。变电站层与间隔层之间采用网关或通信控制器实现。

这种结构充分利用了现场总线的技术优势，省去了大量二次接线，控制设备之间仅通过双绞线或光纤连接，设计规范，设备布置整齐，调整扩建也很简单，成本降低，运行维护方便;系统装置及网络鲁棒性强，大量重要的保护动作基本上在二次设备中完成，不依赖通信网和主机，主机或其中一个控制单元损坏并不影响其它设备的正常工作，这样系统运行可靠性有了保。对于较大的系统，一般在间隔层采用现场总线光纤环网，以增强系统的可靠性和冗余能力。

3采用现场总线和PLC构建的变电站自动化系统

3.1系统概述

构建的变电站自动化系统实现的是对一个配电所的控制。在配电所控制室配置一台PC负责对所有设备进行监控和控制，完成后的系统运行主画面见图2。该系统有2路10kV进线，每路进线向独立的一段母线供电，每段母线设2回馈出线和一组补偿电容器。平时2段母线独立运行，当其中一段母线发生故障时，母线联络开关(母联)闭合，由一条进线向2段母线供电，实现了互为暗备用控制。

 

图2 变电站自动化系统主运行画面

 

3.2系统硬件方案

控制系统的硬件结构如图3所示，系统间隔层网络采用Profibus-DP现场总线[3]。系统由一台监控PC、一个S7-300系列PLC 313C-2DP组成的1类DP主站，和7个S7-200系列PLC S7-224构成的DP从站组成。每个DP从站负责控制一路进线型或馈线，实现分散控制。所有的主站和从站都挂接在一条DP总线上。

 

图3 控制系统结构

监控PC采用bbbbbbs 2000 Server中文版作为操作系统。监控PC采用工业控制计算机，在监控PC的PCI插槽中安装一块5611通讯网卡，作为PC与DP总线的通信接口，构成2类DP主站。

DP主站在系统中完成系统总体控制和通讯管理功能，使用自带的DP接口与DP总线连接。这个CPU本身集成了16点数字量输入和16点数字量输出，作为手动控制功能，我们在控制系统中设计了一个控制盘，可以在控制盘中采用按钮控制整个配电所，因此增加了一块16点数字量输入信号模块SM321，以提供足够的数字量输入点。

DP从站采用SIEMENS的S7-200系列小型PLC中的CPU224，以节省系统成本。S7-200本身不带DP通讯口，因此每个子站需要插入一块专用的DP通讯模块EM277，才能构成DP从站。由于采用了分散控制的方式，每个从站只控制一条线路，因此集成的14点数字量输入和10点数字量输出已经足够，只需添加模拟量输入模块EM231，作为模拟量输入扩展。各电压、电流和有功、无功等电量参数采用广东雅达电子公司的YD系列变送器采集，由变送器转换为标准的0~20mA信号后通过EM231输入到CPU224中。

S7-300和S7-200分别采用西门子公司的功能强大的STEP 7 5.3和STEP 7-Micro/WIN组态软件作为编程工具。

3.3上位机与监控组态软件

上位监控PC负责完成现场设备的数据采集、监控、报警和对历史数据进行存贮、查询和显示、打印等功能。同时还需将现场设备数据转送到上级信息管理层的控制中心，并能接受控制中心操作员站指令，转发给下层设备，因此，监控PC还承担了下层设备层和上层信息网络之间的中继功能，以实现设备层和上层信息管理层的通讯。

利用WinCC提供的组态和编程工具，本系统实现下列变电站自动化系统的常见功能。

(1)利用图形编辑工具，建立了图形操作界面，实现了图形监视和操作功能。图形监视功能包括：所有监控数据的动态监视，所有断路器的分、合闸情况的动态显示，及线路与设备带电情况的动态跟踪。图形操作功能包括：各主设备的分、合闸操作，系统保护定值的动态修改。

(2)利用变量记录编辑器对过程变量进行归档，并对归档数值进行转换处理，以图表和趋势曲线的方式在图形界面上显示。

(3)利用报警编辑器建立了断路器变位报警和模拟量越限报警，实现SOE功能。

(4)利用WinCC提供的API函数，编写C脚本程序中实现了双操作员登录验证，**操作安全。

4 结语

分层分布式变电站自动化系统采用总线控制方式，控制单元可在间隔设备附近就近安装，大大减少了二次系统接线的数量和长度，提高了系统的可靠性。现场总线控制系统的网络结构与IEC61850建议的变电站自动化系统结构相符，非常适合于用作变电站系统的通信网络。PLC作为一种通用的智能电子设备，性能可靠，使用方便，易于编程，相信其在变电站自动化系统中的应用范围将会日益扩大。

WinCC提供了丰富的图形操作功能、数据记录、报警记录功能，和报表系统，本身又是电力系统软件PowerCC的重要组成部分，作为SA/HMI软件，非常适合于变电站自动化系统。它与自动化系统和自动化网络系统的紧密结合，使用户可以轻松地实现由监控端到控制系统低层的无缝集成。