转炉倾动控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及转炉倾动控制系统的技术领域，特别涉及用现场总线技术来构建的转 炉倾动控制系统。
【背景技术】
[0002] 转炉倾动控制系统是转炉炼钢的核心系统，转炉倾动控制系统一般采用4台倾动 电机，通过一二次减速机刚性相连，并采用全悬挂4点啮合柔性传动方式。4台倾动电机之 间要进行均匀的负荷分配，确保4台倾动电机同步运行、同步停止，从而平稳运行。
[0003] 国内钢厂普遍采用Profibus-DP总线来构建转炉倾动控制系统，4台倾动电机分 别由4台单独的变频器控制，PLC控制器通过Profibus-DP总线与4台倾动变频器进行通 讯，传递启停命令以及速度转矩设定值等数据，倾动主从动变频器之间通过S頂0LINK光纤 (或SINAMICSLINK光纤）传递同步数据，PLC控制器与操作员站则通过以太网来通讯传递 数据。
[0004] 此控制系统中包含了以太网、Profibus-DP总线和SINA頂ICSLINK光纤三种不同 的通讯方式。并且，Profibus-DP总线本身具有以下缺点：
[0005] i)数据传速速度慢，Profibus-DP总线的最大传速速度为12Mbps，且受传速距离 的影响；
[0006] ii)系统的可靠性不高，Profibus-DP总线采用一连到底的连接方式，通过一根双 绞线将主站与所有的子站连接起来，当某段总线或某个子站出现故障的情况下，其余子站 有可能全部停止工作；
[0007] iii)抗干扰能力差，Profibus-DP总线采用屏蔽双绞线进行通讯，Profibus规范 无法与普通屏蔽双绞线的内阻、线间电容等参数相匹配，系统经常出现非正常通讯状态，导 致抗干扰能力不强；
[0008] iv)故障诊断较难，一旦Profibus-DP网络出现故障，查找故障点比较困难，缺乏 有效可靠的专业检测仪器，只能依靠经验丰富的维护人员进行故障点排查，不仅浪费宝贵 的生产时间，影响生产计划，还增加了人力成本。
[0009] 由于Profibus-DP总线的上述缺点，采用Profibus-DP总线构建的转炉倾动控制 系统中存在Profibus总线扩展性不理想，系统抗干扰能力差，故障查找困难，不能直接与 TCP/IP接口相连接，数据传递效率不高，可靠性不佳等缺点，影响了转炉倾动控制系统的稳 定性和快速性。
【发明内容】
[0010] 本发明所采用的技术方案是：
[0011] 在一个可选的实施例中，一种转炉倾动控制系统包括：控制器、交换机、角度编码 器、倾动变频器、倾动电机；其中，多台倾动变频器与多台倾动电机一一对应地连接，并且用 于分别控制对应地连接的多台倾动电机；其特征在于，控制器、交换机、角度编码器、倾动变 频器分别具有Profinet接口，交换机通过Profinet接口分别与控制器、角度编码器、倾动 变频器连接，控制器、交换机、角度编码器、倾动变频器之间通过Profinet接口进行通讯。
[0012] 在一个可选的实施例中，所述控制器包括可编程逻辑PLC控制器和分布式I/O设 备，PLC控制器具有两个Profinet接口，其中一个Profinet接口连接到所述交换机，另一 个Profinet接口连接到分布式I/O设备，分布式I/O设备用于在PLC控制器与交换机、角 度编码器、倾动变频器之间传送输入输出信号。
[0013] 在一个可选的实施例中，所述转炉倾动控制系统还包括操作员站，所述操作员站 通过TCP/IP接口与PLC控制器进行通讯，用于操作及监控转炉倾动系统。
[0014] 在一个可选的实施例中，多台倾动变频器的数量为4台。
[0015] 在一个可选的实施例中，倾动变频器与PLC控制器之间利用等时同步实时IRT通 讯功能进行通讯，用于传递主从同步数据，主从同步数据至少包括控制字、状态字、速度给 定、转矩分量。
[0016] 在一个可选的实施例中，各个倾动电机的轴上分别安装有增量编码器，用于向对 应的倾动变频器实时传递数据。
[0017] 在一个可选的实施例中，各个Profinet接口之间通过Profinet总线连接，并且构 成星型网络结构。
[0018] 在一个可选的实施例中，多台倾动变频器均采用速度环和转矩环的双闭环控制。
[0019] 在一个可选的实施例中，PLC控制器是西门子S7-400、分布式1/0设备是西门子 ET200M、交换机是西门子网管型交换机X200、角度编码器是倍加福绝对值编码器EVM58,倾 动变频器是西门子S120。
[0020] 本发明所要达到的技术效果是：1)采用实时性好、稳定性高、抗干扰能力强、互联 性和兼容性好，基于以太网技术的Profinet总线代替Profibus总线来构建改进的转炉倾 动控制系统；2)利用Profinet总线技术把转炉倾动控制系统的过程控制层、现场设备控制 层都统一起来，真正实现了一网到底的控制理念，在系统的互操作性、开放性、可靠性、设备 诊断与维护等方面有很大改进。
【附图说明】
[0021] 通过下面结合附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得 更加清楚和容易理解。
[0022] 图1是本发明中一个实施例的转炉倾动控制系统的简图。
[0023] 图2是本发明中另一个实施例的转炉倾动控制系统的简图。
[0024] 图3是本发明中又一个实施例的转炉倾动控制系统的简图。
[0025] 图4是本发明中转炉倾动控制系统的程序框图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的描述。
[0027] 在下面的描述中，只通过说明的方式对本发明的某些示范实施例进行描述，毋庸 置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用 各种不同方式对所述的实施方案进行修正。因此，附图和描述在本质上只是说明性的，而不 是用于限制权利要求的保护范围。
[0028] 为了便于理解本发明，下面对本发明的系统和使用方法分别进行详细描述。
[0029]Profinet总线是由Profibus国际组织推出的新一代基于工业以太网技术的自动 化总线标准。Profinet总线完全兼容工业以太网和现有的现场总线（Profibus)技术。基 于现有成熟的IT标准，提供对TCP/IP的绝对支持，实时性高，提供标准的独立制造商工程 接口，可方便地把制造商的设备和组件集成到单一系统中、拓扑结构灵活、可靠性高、设备 诊断与维护方便。Profinet总线与现有的现场总线Profibus的对比参考如下的表1。
[0030]
[0031] 表1Profinet总线和Profibus总线的区别
[0032] 基于以上，提出了采用实时性好、稳定性高、抗干扰能力强、互联性和兼容性好，基 于以太网技术的Profinet新型总线，从而代替Profibus总线，来构建新型转炉倾动控制系 统。
[0033] Profinet技术分为用于集成分布式1/0的Profinet1/0和模块化装备Profinet CBA两种不同的应用模式。Profinet1/0是用于实现模块化、分布式应用的通讯概念，是为 基于以太网的现场设备之间的高速数据交换而设计的。而ProfinetCBA是基于组件的自 动化技术，主要用于模块化应用程序的实现，ProfinetCBA用于控制器与控制器之间的通 讯。在本申请中，转炉倾动控制系统采用Profinet1/0。
[0034]图1是本发明中一个实施例的转炉倾动控制系统的简图。如图1所示，本申请的转 炉倾动控制系统包括：控制器1、交换机2、角度编码器3、倾动变频器4、倾动电机Μ;其中， 多台倾动变频器4与多台倾动电机Μ-一对应地连接，并且用于分别控制对应地连接的多 台倾动电机；控制器1、交换机2、角度编码器3、倾动变频器4分别具有Profinet接口，交 换机通过Profinet接口分别与控制器、角度编码器、倾动变频器连接，控制器、交换机、角 度编码器、倾动变频器之间通过Profinet接口进行通讯。
[0035] 其中，控制器1用于控制整个转炉倾动控制系统的运行，交换机2用于连接各个设 备，倾动变频器4用于向倾动电机发送倾动信号。角度编码器3用于检测转炉转动的角度， 角度编码器3利用Profinet总线中的实时通讯功能与PLC控制器进行通讯，用于实时传递 转炉倾动角度值。
[0036]图2是本发明中另一个实施例的转炉倾动控制系统的简图。
[0037] 在一个实施例中，所述控制器包括可编程逻辑PLC控制器1和分布式I/O设备6， PLC控制器1具有两个Profinet接口，其中一个Profinet接口连接到所述交换机，另一个 Profinet接口连接到分布式I/O设备，分布式I/O设备6用于在PLC控制器与交换机2、角 度编码器3、倾动变频器4之间传送输入输出信号。
[0038] 由于西门子已拥有从PLC控制器、分布式I/O设备、变频器、交换机及数控系统全 系列的支持Profinet I/O技术规范的工业自动化产品，所以选用西门子S7-400控制器作 为PLC控制器，并且选用西门子Sinamics系列中的S120变频器作为倾动变频器，以此为核 ;L·、来构建转炉倾动控制系统。
[0039] 其中，倾动变频器的核心控制模块即控制单元选用带有Profinet接口的 CPU320-2PN，控制单元通过西门子专用Drive-CLIQ电缆连接诸如整流单元、逆变单元、编 码器模块、制动单元等的其它变频器内部部件，并且通过Drive-CLIQ协议与其它部件进行 通讯。<