基于Profibus_DP的主从通信在加热炉改造系统中的应用

金儒衡 郑国军

（湖南华菱湘潭钢铁有限公司，湖南 湘潭 411101）

基于Profibus_DP的主从通信在加热炉改造系统中的应用

金儒衡 郑国军

（湖南华菱湘潭钢铁有限公司，湖南 湘潭 411101）

本文介绍了两套独立的PLC系统，其中加热炉电控系统采用的是西门子S7-400PLC，热装液压站采用的是西门子S7-300PLC。两者通过Profibus-DP总线连接，将S7-400作主站，S7-300作智能从站，在原加热炉WINCC监控画面中增加热装液压站监控画面，并且保留S7-300电控柜面板操作功能，这种改造方法成功应用于湘潭钢铁公司大盘卷生产线加热炉控制系统中，运行效果良好。

组态；通信；编程；FROFIBUS-DP；WinCC

湘潭钢铁集团有限公司大盘卷生产线步进梁式加热炉电控PLC采用的是西门子S7-400，而热装液压站PLC采用的是西门子S7-300且只能在就地控制柜操作，相互独立没有联网。由于热装系统不是长周期运行使用，为了实现画面监控热装液压系统，通过Profibus-DP总线连接S7-400与S7-300，S7-400作为主站，S7-300作为智能从站，通过组态分配输入输出硬件地址，两系统分别作相应编程实现数据传输、本地/远程切换、WINCC画面监控功能。

1 组态通信配置

1.1 S7-400组态配置

图1

在S7-400的DP总线上，从右边的目录窗口中“Profibus DPConfigured Stations”下的“CPU 31X”拖至总线上。在从站“连接”选项下按提示点击“连接”，则300从站被连接至DP网络上，如图1所示。打开“DP从站属性”的“组态”选项卡，可新建、编辑、删除主从对应关系，如图 2、图 3所示，模式设置为“MS”主从，主站QB40—QB61对应从站的 IB22—IB43，即定义长度 22字节；主站IB40—IB59对应从站QB6—QB25，即定义长度20字节。这些I/O地址一一对应，是两个PLC主从关系生成的 I/O地址，与原硬件地址不同，不占用原硬件地址。

图2

图3

1.2 S7-300组态配置

在S7-300侧组态配置，在常规页中DP地址设置与在主站时配置从站的地址相同为4，Profibus的属性默认为DP网络，速率1.5Mbps，如图4所示；操作模式选择从站，参数保持默认，如图5所示；配置选项卡的设置与主站配置相同，模式为“MS”主从，从站输入地址 IB22，定义长度 22字节；从站地址QB6，定义长度20字节，如图6所示。

图4

图5

图6

2 程序设计

2.1 主站S7-400侧的程序设计

主站S7-400侧的程序设计，主要是为了数据传输以及画面功能的实现。

在主站S7-400系统中新建FC、DB块，在OB1组织块中调用新建的 FC块，按照主从对应关系，液压站的运行状态Q点对应主站的I点，如原控制柜上运行指示灯、液位、压力指示等，数据格式一一对应，如图7中左表。从点击WINCC画面来的DB数据赋值给QB，主站的Q对应从站的I输入，用于控制液压站的启停控制运行。如图7所示的右程序段中DB2.DBX2.6用于本地和远程（HMI）切换，DB2.DBD0、DB2.DBD4分别赋值给 QD40、QD44，DB2.DBX0.5—DB2.DB2.DBX2.6用于HMI控制输入信号。用于HMI显示的状态信号点则直接使用输入I地址即可。

2.2 智能从站S7-300的程序设计

从站S7-300的程序设计，主要涉及模拟量信号处理、信号替换、远程本地切换等。

模拟量信号处理：在从站中通过MOVE将PIW赋值给从站新分配的QW，使得主站可通过PIW地址进行模拟量换算；信号替换：复制 FC20—FC28更名生成FC30～FC38，使用从站地址I22.5—I24.5替代I0.5—I2.5，作为HMI程序控制。远程本地切换：通过HMI按钮给主站DB2.DBX2.6（对应从站I24.6）置0或置1，即OB1中I24.6接通和断开来调用不同的FC块。原FC块FC20—FC28使用原输入信号作为本地控制，FC30—FC38作为远程（即HMI）控制；如图8所示，正常情况下通过点击HMI按钮使I24.6接通或断开来分别调用不同的FC块以实现远程或本地控制功能；另外，为了防止电脑故障或主从通信异常等情况导致从站不能操作控制，可利用同时按下液压站I1.1“复位”和I1.0“试灯”两按钮使得M0.3置位，可直接切换为液压站本地控制。

图7

图8

3 画面设计

在原加热炉电控系统WinCC中新建变量组，方便区别热装液压站的变量和加热炉电控系统变量。新建画面，设计制作热装监控画面，包换主泵和循环泵的启动停止，冷却水打开关闭，本地、远程控制切换，运行状态、液位、温度、压力等实时显示。

图9

4 结论

采用Profibus-DP主从通信方式，在硬件上只增加了DP网线，利用原加热炉WinCC监控电脑新增热装液压站的远程监控，既节约了改造成本，又提高了岗位操作人员的工作效率，为企业的节能降耗、高效稳定运行作出了积极贡献。

［1］廖常初.S7-300/400 PLC应用技术［M］.3版.北京：机械工业出版社，2012.

［2］苏昆哲.深入浅出西门子WinCC V6［M］.2版.北京：北京航空航天大学出版社，2013.

［3］曾小洋.西门子PLC与InTouch综合应用［M］.北京：人民邮电出版社，2010.

Application of Master Slave Communication System based on Profibus_DP in the Transformation System of Heating Furnace

Jin Ruheng Zheng Guojun
（Xiangtan Iron&Steel Co.，Ltd，of Hu'nan Valin，Xiangtan，Hu'nan 411101）

This paper introduces two sets of independent PLC system，in which the heating furnace electric control system uses the PLC of Siemens S7-400，the other PLC system is Siemens S7-300 which is in hydraulic power station used for hot charging.They are connected through the Profibus-DP bus.The PLC of S7-400 as master and the PLC of S7-300 as intelligent slave station，the HMI of hot charging hydraulic station is increased in the HMI of heating furnace，and the function of operation is retained at cabinet panel.This transformation method is successfully applied in Xiangtan Iron and steel company market volume production line heating furnace control system，good operation effect.

configuration； communication； programming； FROFIBUS-DP； WinCC

金儒衡（1969-），男，湖南湘潭人，湖南湘潭钢铁集团有限公司设备管理部电气工程师，主要从事电气设备运行检修管理、设备改造设计、调试、审核等工作。