轉爐傾動控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及轉爐傾動控制系統的技術領域，特別涉及用現場總線技術來構建的轉 爐傾動控制系統。
【背景技術】
[0002] 轉爐傾動控制系統是轉爐煉鋼的核心系統，轉爐傾動控制系統一般采用4臺傾動 電機，通過一二次減速機剛性相連，并采用全懸掛4點嚙合柔性傳動方式。4臺傾動電機之 間要進行均勻的負荷分配，確保4臺傾動電機同步運行、同步停止，從而平穩運行。
[0003] 國內鋼廠普遍采用Profibus-DP總線來構建轉爐傾動控制系統，4臺傾動電機分 別由4臺單獨的變頻器控制，PLC控制器通過Profibus-DP總線與4臺傾動變頻器進行通 訊，傳遞啟停命令以及速度轉矩設定值等數據，傾動主從動變頻器之間通過S頂0LINK光纖 (或SINAMICSLINK光纖）傳遞同步數據，PLC控制器與操作員站則通過以太網來通訊傳遞 數據。
[0004] 此控制系統中包含了以太網、Profibus-DP總線和SINA頂ICSLINK光纖三種不同 的通訊方式。并且，Profibus-DP總線本身具有以下缺點：
[0005] i)數據傳速速度慢，Profibus-DP總線的最大傳速速度為12Mbps，且受傳速距離 的影響；
[0006] ii)系統的可靠性不高，Profibus-DP總線采用一連到底的連接方式，通過一根雙 絞線將主站與所有的子站連接起來，當某段總線或某個子站出現故障的情況下，其余子站 有可能全部停止工作；
[0007] iii)抗干擾能力差，Profibus-DP總線采用屏蔽雙絞線進行通訊，Profibus規范 無法與普通屏蔽雙絞線的內阻、線間電容等參數相匹配，系統經常出現非正常通訊狀態，導 致抗干擾能力不強；
[0008] iv)故障診斷較難，一旦Profibus-DP網絡出現故障，查找故障點比較困難，缺乏 有效可靠的專業檢測儀器，只能依靠經驗豐富的維護人員進行故障點排查，不僅浪費寶貴 的生產時間，影響生產計劃，還增加了人力成本。
[0009] 由于Profibus-DP總線的上述缺點，采用Profibus-DP總線構建的轉爐傾動控制 系統中存在Profibus總線擴展性不理想，系統抗干擾能力差，故障查找困難，不能直接與 TCP/IP接口相連接，數據傳遞效率不高，可靠性不佳等缺點，影響了轉爐傾動控制系統的穩 定性和快速性。
【發明內容】
[0010] 本發明所采用的技術方案是：
[0011] 在一個可選的實施例中，一種轉爐傾動控制系統包括：控制器、交換機、角度編碼 器、傾動變頻器、傾動電機；其中，多臺傾動變頻器與多臺傾動電機一一對應地連接，并且用 于分別控制對應地連接的多臺傾動電機；其特征在于，控制器、交換機、角度編碼器、傾動變 頻器分別具有Profinet接口，交換機通過Profinet接口分別與控制器、角度編碼器、傾動 變頻器連接，控制器、交換機、角度編碼器、傾動變頻器之間通過Profinet接口進行通訊。
[0012] 在一個可選的實施例中，所述控制器包括可編程邏輯PLC控制器和分布式I/O設 備，PLC控制器具有兩個Profinet接口，其中一個Profinet接口連接到所述交換機，另一 個Profinet接口連接到分布式I/O設備，分布式I/O設備用于在PLC控制器與交換機、角 度編碼器、傾動變頻器之間傳送輸入輸出信號。
[0013] 在一個可選的實施例中，所述轉爐傾動控制系統還包括操作員站，所述操作員站 通過TCP/IP接口與PLC控制器進行通訊，用于操作及監控轉爐傾動系統。
[0014] 在一個可選的實施例中，多臺傾動變頻器的數量為4臺。
[0015] 在一個可選的實施例中，傾動變頻器與PLC控制器之間利用等時同步實時IRT通 訊功能進行通訊，用于傳遞主從同步數據，主從同步數據至少包括控制字、狀態字、速度給 定、轉矩分量。
[0016] 在一個可選的實施例中，各個傾動電機的軸上分別安裝有增量編碼器，用于向對 應的傾動變頻器實時傳遞數據。
[0017] 在一個可選的實施例中，各個Profinet接口之間通過Profinet總線連接，并且構 成星型網絡結構。
[0018] 在一個可選的實施例中，多臺傾動變頻器均采用速度環和轉矩環的雙閉環控制。
[0019] 在一個可選的實施例中，PLC控制器是西門子S7-400、分布式1/0設備是西門子 ET200M、交換機是西門子網管型交換機X200、角度編碼器是倍加福絕對值編碼器EVM58,傾 動變頻器是西門子S120。
[0020] 本發明所要達到的技術效果是：1)采用實時性好、穩定性高、抗干擾能力強、互聯 性和兼容性好，基于以太網技術的Profinet總線代替Profibus總線來構建改進的轉爐傾 動控制系統；2)利用Profinet總線技術把轉爐傾動控制系統的過程控制層、現場設備控制 層都統一起來，真正實現了一網到底的控制理念，在系統的互操作性、開放性、可靠性、設備 診斷與維護等方面有很大改進。
【附圖說明】
[0021] 通過下面結合附圖對其實施例進行描述，本發明的上述特征和技術優點將會變得 更加清楚和容易理解。
[0022] 圖1是本發明中一個實施例的轉爐傾動控制系統的簡圖。
[0023] 圖2是本發明中另一個實施例的轉爐傾動控制系統的簡圖。
[0024] 圖3是本發明中又一個實施例的轉爐傾動控制系統的簡圖。
[0025] 圖4是本發明中轉爐傾動控制系統的程序框圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細的描述。
[0027] 在下面的描述中，只通過說明的方式對本發明的某些示范實施例進行描述，毋庸 置疑，本領域的普通技術人員可以認識到，在不偏離本發明的精神和范圍的情況下，可以用 各種不同方式對所述的實施方案進行修正。因此，附圖和描述在本質上只是說明性的，而不 是用于限制權利要求的保護范圍。
[0028] 為了便于理解本發明，下面對本發明的系統和使用方法分別進行詳細描述。
[0029]Profinet總線是由Profibus國際組織推出的新一代基于工業以太網技術的自動 化總線標準。Profinet總線完全兼容工業以太網和現有的現場總線（Profibus)技術。基 于現有成熟的IT標準，提供對TCP/IP的絕對支持，實時性高，提供標準的獨立制造商工程 接口，可方便地把制造商的設備和組件集成到單一系統中、拓撲結構靈活、可靠性高、設備 診斷與維護方便。Profinet總線與現有的現場總線Profibus的對比參考如下的表1。
[0030]
[0031] 表1Profinet總線和Profibus總線的區別
[0032] 基于以上，提出了采用實時性好、穩定性高、抗干擾能力強、互聯性和兼容性好，基 于以太網技術的Profinet新型總線，從而代替Profibus總線，來構建新型轉爐傾動控制系 統。
[0033] Profinet技術分為用于集成分布式1/0的Profinet1/0和模塊化裝備Profinet CBA兩種不同的應用模式。Profinet1/0是用于實現模塊化、分布式應用的通訊概念，是為 基于以太網的現場設備之間的高速數據交換而設計的。而ProfinetCBA是基于組件的自 動化技術，主要用于模塊化應用程序的實現，ProfinetCBA用于控制器與控制器之間的通 訊。在本申請中，轉爐傾動控制系統采用Profinet1/0。
[0034]圖1是本發明中一個實施例的轉爐傾動控制系統的簡圖。如圖1所示，本申請的轉 爐傾動控制系統包括：控制器1、交換機2、角度編碼器3、傾動變頻器4、傾動電機Μ;其中， 多臺傾動變頻器4與多臺傾動電機Μ-一對應地連接，并且用于分別控制對應地連接的多 臺傾動電機；控制器1、交換機2、角度編碼器3、傾動變頻器4分別具有Profinet接口，交 換機通過Profinet接口分別與控制器、角度編碼器、傾動變頻器連接，控制器、交換機、角 度編碼器、傾動變頻器之間通過Profinet接口進行通訊。
[0035] 其中，控制器1用于控制整個轉爐傾動控制系統的運行，交換機2用于連接各個設 備，傾動變頻器4用于向傾動電機發送傾動信號。角度編碼器3用于檢測轉爐轉動的角度， 角度編碼器3利用Profinet總線中的實時通訊功能與PLC控制器進行通訊，用于實時傳遞 轉爐傾動角度值。
[0036]圖2是本發明中另一個實施例的轉爐傾動控制系統的簡圖。
[0037] 在一個實施例中，所述控制器包括可編程邏輯PLC控制器1和分布式I/O設備6， PLC控制器1具有兩個Profinet接口，其中一個Profinet接口連接到所述交換機，另一個 Profinet接口連接到分布式I/O設備，分布式I/O設備6用于在PLC控制器與交換機2、角 度編碼器3、傾動變頻器4之間傳送輸入輸出信號。
[0038] 由于西門子已擁有從PLC控制器、分布式I/O設備、變頻器、交換機及數控系統全 系列的支持Profinet I/O技術規范的工業自動化產品，所以選用西門子S7-400控制器作 為PLC控制器，并且選用西門子Sinamics系列中的S120變頻器作為傾動變頻器，以此為核 ;L·、來構建轉爐傾動控制系統。
[0039] 其中，傾動變頻器的核心控制模塊即控制單元選用帶有Profinet接口的 CPU320-2PN，控制單元通過西門子專用Drive-CLIQ電纜連接諸如整流單元、逆變單元、編 碼器模塊、制動單元等的其它變頻器內部部件，并且通過Drive-CLIQ協議與其它部件進行 通訊。<