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前言

    馬鋼是我國(guó)特大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)之一。現(xiàn)擁有我國(guó)最先進(jìn)的熱軋H型鋼生產(chǎn)線和我國(guó)最大的車輪輪箍專業(yè)生產(chǎn)廠，另外還具有多條國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)線。目前粗鋼產(chǎn)能具備1200萬(wàn)噸規(guī)模。

    魏德米勒立足中國(guó)15年來(lái)，一直致力于以客戶需求為目標(biāo)，為客戶提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。隨著PROFIBUS總線技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的普及與應(yīng)用，魏德米勒T型總線接頭產(chǎn)品得以廣泛應(yīng)用，馬鋼2X2板坯連鑄項(xiàng)目上也采用了品質(zhì)卓越的高防護(hù)等級(jí)PROFIBUS PA 總線T型接口產(chǎn)品。

正文

一、連鑄生產(chǎn)

    連鑄是鋼鐵生產(chǎn)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，連鑄就是合格鋼水在鑄機(jī)中冷卻成板坯的過(guò)程。根據(jù)鋼坯形狀不同，分為板坯、方坯和圓坯。其中板坯連鑄具有設(shè)備多，容量大，坯料冷卻較慢的特點(diǎn)，且切割方式只采用火焰切割。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中有很多壓力、溫度、流量和液位的檢測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)數(shù)分布比較分散；鋼坯澆鑄生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度高、多粉塵，是典型的重工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。

         


                                        圖1：連鑄生產(chǎn)流程示意圖

二、PROFIBUS DP/PA現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

    現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的興起是工業(yè)自動(dòng)化通訊領(lǐng)域的偉大革命。在應(yīng)用規(guī)模上，冶金行業(yè)明顯高于其他行業(yè)，由于冶金行業(yè)Siemens產(chǎn)品應(yīng)用最多，相對(duì)應(yīng)的Profibus也是應(yīng)用最多的現(xiàn)場(chǎng)總線。其中最典型的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是PROFIBUS DP 和PROFIBUS PA。PROFIBUS DP的主要應(yīng)用領(lǐng)域是工廠自動(dòng)化（Factory Automation），是基于RS485串口和FO傳輸技術(shù)的通訊協(xié)議，DP層的傳輸數(shù)率高達(dá)12MBit/sec。常見(jiàn)的DP層設(shè)備為PLC、HMI、位置調(diào)節(jié)器、傳動(dòng)設(shè)備、馬達(dá)軟啟動(dòng)器、氣動(dòng)閥、遠(yuǎn)程I/O站和PA鏈接器、段耦合器等。PROFIBUS PA的主要應(yīng)用領(lǐng)域是過(guò)程自動(dòng)化（Process Automation），是基于MBP-IS傳輸技術(shù)的通訊協(xié)議，PA層的傳輸數(shù)率在31.25Kbit/sec，以低數(shù)率傳輸數(shù)據(jù)，并且在傳送數(shù)據(jù)的同時(shí)為設(shè)備供電（總線供電方式）。PA層的設(shè)備主要是分布在現(xiàn)場(chǎng)的各種傳感器和執(zhí)行器，如流量計(jì)、位置傳感器、溫度傳感器、分析儀表、液位計(jì)以及一些I/O站點(diǎn)設(shè)備。PROFIBUS PA總線通過(guò)段耦合器與PROFIBUS DP總線相連接。

    采用PROFIBUS PA技術(shù)，可以只用一根公共總線電纜控制多個(gè)傳感器和執(zhí)行器。每個(gè)網(wǎng)段上可以運(yùn)行32個(gè)要求設(shè)備，使用中繼器后可以將設(shè)備擴(kuò)展到126個(gè)。總線長(zhǎng)度達(dá)到10Km。不用中繼器總線長(zhǎng)度達(dá)到1000m（危險(xiǎn)區(qū)域）或1900m。另外它是根據(jù)過(guò)程工業(yè)的技術(shù)專門開(kāi)發(fā)的，特別適用于要求遠(yuǎn)程供電和本質(zhì)安全的應(yīng)用場(chǎng)合。

    圖2是一個(gè)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖， 

             


                                            圖2：系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

三、魏德米勒PROFIBUS PA總線T頭產(chǎn)品與冶金行業(yè)

    冶金行業(yè)作為一個(gè)典型的過(guò)程控制行業(yè)，在現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用上除了廣泛使用PROFIBUS DP外，還會(huì)使用PROFIBUS PA，尤其是在點(diǎn)數(shù)較多，分布較散，要求遠(yuǎn)程供電的工況中。運(yùn)用PROFIBUS PA技術(shù)，可以明顯的節(jié)省空間和成本，即電纜接線成本、過(guò)程控制系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)費(fèi)用、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和編程成本（包括I/O卡和邏輯控制器的使用成本）。相比傳統(tǒng)的4-20mA傳輸技術(shù)，PROFIBUS PA的數(shù)字量傳輸具有更高的精確度（減少多變量轉(zhuǎn)換）和抗干擾性。并且DP層和PA層傳輸環(huán)相對(duì)獨(dú)立，互相不受影響。鋼鐵連鑄生產(chǎn)中檢測(cè)點(diǎn)數(shù)多且比較分散，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境惡劣，對(duì)設(shè)備的使用要求很高。在工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中應(yīng)用了包含DP層和PA層的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)大量的檢測(cè)儀表信號(hào)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口（T型頭）與總線聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。根據(jù)該項(xiàng)目的特點(diǎn)選用了魏德米勒PROFIBUS PA 總線四路分配器，一塊總線分配器可以最多聯(lián)接四個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線儀表設(shè)備。特別是每路分支有短路保護(hù)功能（Fuse）的設(shè)計(jì)，避免在某分支發(fā)生故障時(shí)，影響到同一總線鏈路上其他數(shù)據(jù)的安全穩(wěn)定傳輸。并且支持在線即插即拔，設(shè)計(jì)合理的M12接線頭可方便地更改總線上的連接設(shè)備。多種總線連接拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，可架構(gòu)多種解決方案。以下是魏德米勒PROFIBUS PA總線分配器幾個(gè)典型的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)使用示意圖，

              

              圖3： PROFIBUS PA現(xiàn)場(chǎng)分配器多種拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)滿足不同應(yīng)用

四、應(yīng)用

    魏德米勒PROFIBUS DP和PROFIBUS PA總線分配器，具有高達(dá)IP66的防護(hù)等級(jí)，多路分配，帶/不帶有源總線終端器（在非本安的T頭里，終端電阻已集成在T頭里，通過(guò)跳線選擇即可，不需要單獨(dú)采購(gòu)），帶過(guò)壓保護(hù)和短路保護(hù)功能，切實(shí)滿足惡劣冶金生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩咝б蟆Ｔ擁?xiàng)目1號(hào)機(jī)組鑄流控制系統(tǒng)采用西門子的S7-400 PLC控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)程分布式I/O采用ET200S。共使用了93片PROFIBUS PA四路分配T型頭，其基本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置如圖4，

            

                 

                                 圖4：PROFIBUS DP/PA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置

五、魏德米勒產(chǎn)品技術(shù)

產(chǎn)品特點(diǎn)：

ⅰ 即插即用，即使在高危險(xiǎn)區(qū)域也支持即插拔操作。由于插頭設(shè)計(jì)科學(xué)，使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的更換容易

ⅱ 不中斷的總線操作

ⅲ 適合工業(yè)應(yīng)用（由于EMC 電纜封裝）

ⅳ 每路分支短路保護(hù)（使用Fuse）

ⅴ 高防護(hù)等級(jí)，IP66

ⅵ 可用于防爆場(chǎng)合（由于通過(guò)ATEX認(rèn)證）

ⅶ 非本安的T頭已集成終端電阻，可通過(guò)跳線選擇

    現(xiàn)在有帶過(guò)壓保護(hù)或限流功能的產(chǎn)品，用來(lái)保護(hù)其連接的測(cè)量裝置，使總線電路免受過(guò)電壓和短路的影響。限壓安全元件使用了氣體放電管和抑制二極管，防止短路影響使用了限流部件。當(dāng)使用帶限流功能的T頭時(shí)，限流值有20、40、60mA三段可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。這些T頭具有全部標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)附加過(guò)壓和短路保護(hù)。

結(jié)束語(yǔ)

    項(xiàng)目投產(chǎn)以來(lái)，魏德米勒PROFIBUS PA總線T頭在馬鋼連鑄生產(chǎn)中運(yùn)行穩(wěn)定，再次驗(yàn)證了魏德米勒卓越的產(chǎn)品品質(zhì)。魏德米勒還為冶金行業(yè)提供電源、繼電器、電涌保護(hù)器、隔離變送器等電子產(chǎn)品，工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品，其他現(xiàn)場(chǎng)總線接口產(chǎn)品，接線端子和現(xiàn)場(chǎng)接線盒及電纜接頭產(chǎn)品。多年來(lái)廣泛應(yīng)用于冶金行業(yè)的各個(gè)工藝現(xiàn)場(chǎng)和控制系統(tǒng)中，優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量和客戶服務(wù)受到用戶的肯定。