断包括端口在内的Profinet设备。
[0060] 变频器组态及参数设置在西门子驱动软件Starterv4. 4中进行。PLC控制器和倾 动变频器的通讯利用Profinet总线中的PROFIdrive协议。PROFIdrive协议是应用在驱 动技术上的Profinet行规，包含通过循环数据通道进行循环数据、通过非循环通道进行非 循环数据传输、报警通道及周期同步运行4种通讯服务。注意因采用了Profinet的IRT功 能，倾动变频器需设置"采用PROFIdrive的运动控制"功能才能通过Profinet的等时同步 驱动親合。因倾动变频器本身的整流单元、逆变单元、控制单元、制动单元及编码器模块等 均有各自的相关参数，4台倾动变频器之间也有同步数据需要传递，所以变频器通讯报文选 用配置灵活的自由报文（P0922 = 999)。
[0061] PLC控制器向倾动变频器发送字：
[0062]
[0063] 倾动变频器向PLC控制器发送字:
[0064]
[0065] 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。多台倾动变 频器均采用速度环和转矩环的双闭环控制。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。4台倾动变频器负荷均匀分配策略：4台倾动电机 的轴上分别的4个增量编码器G检测到的信号输入到对应的倾动变频器，4台倾动变频器均 采用速度环和转矩环双闭环控制。4台倾动变频器均经过静态优化、动态优化和速度控制器 优化。任意选一台倾动变频器为主动变频器，其余三台为从动变频器，PLC控制器把启停命 令及速度设定值通过Profinet总线传送给4台倾动变频器，其中，主动变频器把自身速度 控制器的积分分量（P1511)及状态字通过Profinet总线传送至PLC控制器，PLC控制器再 把主变频速度控制器积分分量通过ProfinetIRT传送给三台从动变频器，从动变频器取消 自身的速度控制器积分分量，用接受的主动变频器的速度控制器积分分量来进行PI(比例 积分）控制。
[0066]PLC控制器和倾动变频器之间的Profinet总线通讯可以实现自动的主从切换功 能。当某一台从动变频器出现故障时，该从动变频器向PLC控制器发出故障信号，自动停止 工作，其他三台变频器继续正常工作。当主动变频器出现故障时，该主动变频器停止工作并 发出故障信号，PLC控制器接到故障信号后启动故障处理子程序，通过Profinet总线通讯 来设置一台从动变频器作为新的主动变频器。同时，通过Profinet总线设置并且改变变频 器的内部参数。变频器内部的速度滤波器滤波时间设置为4ms，利用Profinet的IRT功能， 4台倾动主从变频器通讯时间不会超过4ms，完全满足了转炉倾动装置的主从同步要求。
[0067] 利用Profinet 1/0支持使用一致性诊断的概念，转炉倾动控制系统的Profinet 网络中I/O设备在检测到故障（例如断线）时，会将诊断中断信息输出到PLC控制器，此 中断在倾动程序中调用相应的OB(诊断中断OB82)，从而根据故障来生成已定义过的响 应。由于Profinet基于以太网，因此其诊断更加灵活，SNMP协议和HTTP协议都可以诊断 Profinet设备，从而获取诊断信息，从网络的任何一点或通过WLAN都可以随时随地访问转 炉倾动控制系统的Profinet网络中连接的设备。
[0068] 转炉倾动系统中的操作员站与带ProfinetI/O控制器功能的CPU416-3PN连接， 利用InternetExplorer浏览器就可实现远程诊断和维护管理。在InternetExplorer浏 览器地址栏中键入转炉倾动控制系统中PLC控制器的IP地址"http://192. 68. 0. 2"，就可 以监控转炉倾动主机架CPU模块状态、分布式I/O设备组态及模块状态、I/O控制器端口收 发数据包状态，以及CPU及I/O控制器诊断缓冲区事件描述等系统诊断信息。本申请为方 便维护人员快速查找和诊断转炉倾动系统Profinet网络中的设备故障，利用WinCC图形编 辑器（GraphicsDesigner)先新建一幅画面（Picture)，然后调用WinCCWebBrowser控件 (ActiveXcontrols)，指定上面的InternetExplorer浏览器地址，用于指向转炉倾动控制 系统中PLC控制器的IP地址，这样就可以在运行的操作员站上直接查看到Profinet网络 系统诊断信息。
[0069] 在转炉倾动控制系统Profinet网络中，PLC控制器在组态时就会主动给每个设备 分配地址，因此错误地将同一个地址分配至两个设备，导致Profibus网络无法运行的情况 在Profinet网络中就完全不存在了。如果转炉倾动控制系统中某个设备损坏，在需要更换 设备的情况下，基于以太网的LLDP协议，Profinet控制器能够快速地将原来设备的名称和 地址分配给替换的设备，节省了大量的时间和物力成本。
[0070] 转炉倾动系统程序采用模块化结构编程，整个转炉倾动控制系统程序有0B组织 块，FC功能块和DB数据块组成。图4是本发明中转炉倾动控制系统的程序框图。
[0071] 在图4中，顺序执行以下程序：0B100,开机首次扫描初始化组织块，倾动系统中初 始化程序；0B1，循环扫描执行组织块；0B38,周期性循环组织块循环周期2ms，内有PLC和 倾动变频器通信程序；0B80~0B87,故障处理程序；0B121，程序故障处理程序；0B122,模 块故障处理程序。其中，在循环扫描执行组织块步骤中执行如下子步骤：功能FC100 :倾动 系统操作台操作箱输入按钮指示灯采集程序；功能FC101 :倾动系统润滑液压站等公辅设 备程序；功能FC102 :允许摇炉条件判断程序；功能FC103 :摇炉操作手柄规格化程序；功能 FC104 :倾动抱闸处理程序；功能FC105 :正常摇炉程序；功能FC106 :倾动变频器故障处理 程序，主从切换程序；功能FC107 :角度编码器数值处理程序；功能FC108 :急停处理程序； 功能FC109 :和副枪及二级通讯程序。
[0072] 在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改 进和变形，而这些改进和变形，都落在本发明的保护范围内，本领域技术人员应该明白，上 述的具体描述只是更好地解释本发明的目的，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限 定。
【主权项】
1. 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。2. 如权利要求1所述的转炉倾动控制系统，其特征在于，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。3. 如权利要求2所述的转炉倾动控制系统，其特征在于，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。4. 如权利要求1所述的转炉倾动控制系统，其特征在于，多台倾动变频器的数量为4 台。5. 如权利要求2所述的转炉倾动控制系统，其特征在于，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。6. 如权利要求1所述的转炉倾动控制系统，其特征在于，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。7. 如权利要求1所述的转炉倾动控制系统，其特征在于：各个Profinet接口之间通过 Profinet总线连接，并且构成星型网络结构。8. 如权利要求1所述的转炉倾动控制系统，其特征在于：多台倾动变频器均采用速度 环和转矩环的双闭环控制。9. 如权利要求2所述的转炉倾动控制系统，其特征在于，PLC控制器是西门子S7-400、 分布式I/O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。
【专利摘要】本申请涉及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。本发明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。
【IPC分类】C21C5/50
【公开号】CN105420443
【申请号】CN201510737079
【发明人】任朝晖
【申请人】中冶南方工程技术有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月3日