安装PROFIBUS-DP的标准方法是：有接地基准电位，即必须把所有模块机架和负载电流回路与公共的基准电位（地）相连接，从而确保由于不合理的PROFIBUS-DP电缆铺设或设备安装不当而产生的干扰电流能被尽快分流掉。采用这种安装方法时，将各个部件的接地（S7-300 PLC、ET200、SIMOVERT MASTERDRIVERS变频器）连接到控制柜的公共接地点。在这种方式下，总线插头连接器将PROFIBUS-DP电缆的屏蔽与网络中所有的总线站相连接干扰电流通过连接的地线分流掉，从而防止了由干扰引起的故障。由于传动系统需要较大的
电功率，因此动力电缆常常输送高电压和电流。如果这种电缆长距离与PROFIBUS-DP电缆并行铺设，则会在PROFIBUS-DP电缆上产生电容性和电感性干扰，从而扰动网络中的数据通信。为避免这种干扰，在铺设PROFIBUS-DP电缆时，要确保PROFIBUS-DP电缆与其他电线电缆之间的距离。在施工中，尽可能地把电力电缆和PROFIBUS电缆分别铺设在相互隔离的电缆桥架上。
    该系统投入使用后，系统运行稳定可靠，维护检修工作量较少；变频传动系统响应速度快，定位准确可靠；可方便地与二级系统联网，为全线自动化奠定基础；**了产品质量，取得了较好的经济效益。

①变频器与主站S7-300的通信是通过在SIMOVERT MASTERDRIVERS上安装CBP通信板来实现的。机柜型变频器有6个槽可用来安装可选板，CBP通信板可以安装在任何一个槽位。通信板安装完毕后就可以启动进行配置，首先要确定站地址，这是通过变频器参数设置完成的，其过程如图7-8所示。CBP通信板有3个指示灯显示通信状态，分别是：红色为运行灯；黄色为与变频器进行数据交换灯；绿色为PROFIBUS-DP进行数据传输灯。只有当这3个指示灯同时闪烁时，系统通信才正常。
图7-8 CBP板的基本配置流程
图7-8  CBP板的基本配置流程
    ②PROFIBUS-DP的数据通过报文的形式交换，每个报文传输的数据可分为两组，需要用STEP 7进行硬件配置时设定。这两组数据分别是参数PKW和过程数据PZD。PKW数据段是读写变频器参数值及读参数的全部特性；PZD数据段传输的是变频器的控制信息，也就是变频器的控制参数，由主站的S7-300 PLC向变频器发出控制字和设**，变频器则返回状态字和实际值。PKW和PZD的数据长度可根据需要设定，同时可设定数据传输的速率。本系统中，PKW和PZD分别设定为4个字和2个字，通信数据传输速率为1.5Mb/s。
    ③变频器通信控制参数的设置。变频器参数设置的基本过程如下：变频器送电后，首先将参数恢复为工厂设置，然后进行CBP板的配置，选择P060-5进行系统设置，最后进行控制字和状态字的连接设置，将矢量控制开关量和矢量控制连接量与PLC中定义的参数值和控制字连接。本系统的主要连接参数如表7-4所示。
④由于翻板机、辊道等设备需要比较准确的定位，并且生产节奏较快，因此每台传动变频器都有外置的制动单元和制动电阻制动单元通过中间回路连接到变频器上，当中间回路电压达到预定值时，制动单元自动接通，阻止中间电压继续升高。与制动有关的参数中，P462为从静止加速到参考频率的时间，P463为加速时间的单位，P464为从参考频率减速到静止的时间，P465为减速时间的单位。根据工艺要求的不同，每台变频器设置不同的加减速时间。
现场总线网络系统是近年来应用较为广泛的**控制技术，其主要原因之一是现场总线系统实现了数字和模拟I/O模块、智能信号装置、过程调节装置、可编程序控制器(PLC)和PC之间的数据传输，把I/O通道分散到实际需要的现场设备附近，使安装和布线的费用开销减少到较小，从而使成本费用大大降低。另外，标准化的现场总线具有“开放”的通信接口，允许用户选用不同制造商生产的分散I/O装置和现场设备，同时也可以方便地实现二级及三级网络的连接。某钢铁厂中厚板三期工程精整区域由于设备数量较多，同时又分散在较大的范围内，因此特别适合采用现场总线方式实现生产过程的自动化控制。
    中厚板精整区域的主要设备有冷床输入辊道、输入提升链、滚盘、输出提升链及输出辊道、润滑站及冷床冷却风机，另外还有火焰切割系统、运输辊道、翻板机、电磁起重机等。中厚板厂的原有自动化设备绝大多数采用SIEMENS公司的产品，为了便于维护和网络连接，精整区域的自动化控制设备也以SIEMENS的产品为主，PLC选用S7-300，型号为CPU315-2DP。传动系统全部为SIMOVERT MASTERDRIVERS矢量控制型变频器。其中，1#冷床及精整区域PROFIBUS-DP系统中，2#站S7-300为主站，本站的模块均为冷床系统I/O点。3#站、17#站为远程ET-200，其中3#站ET-200是精整系统的远程I/O，17#站ET-200则作为冷床操作台远程I/O，4～8#站是I/O系统传动变频器，9～16#站是1#冷床系统传动变频器，18～21#站则是2#冷床系统传动变频器。
    S7-300 PLC的I/O地址分配表如表7-2所示，数字输出对应MM440变频器的高、中、低三种运行频率，如表7-3所示。
    利用西门子STEP 7软件编写PLC梯形图程序进行速度控制，梯形图如图7-6所示。
采用PLC变频调速系统提高了系统运行的平稳性、工作的可靠性，操作与维护也很方便，同时节约了大量电能。由于系统在设置参数P1300时采用的是无速度反馈的矢量控制方式对电动机的速度进行控制，可以得到大的转矩，改善瞬态响应特性，具有良好的速度稳定性，而且在低频时可以提高电动机的转矩。这种高炉主卷扬调速系统将会给企业带来更大的效益。

(1)变频器的容量
高炉卷扬系统具有恒转矩特性，重载启动时，变频器的容量应按运行过程中可能出现的较*作电流来选择，即：

式中，瓜为变频器的额定电流；/Mmax为电动机的较*作电流。
变频器的过载能力通常为变频器额定电流的1.5倍，这只对电动机的启动或制动过程才有意义，不能作为变频器选型时的较大电流。因此，所选择的变频器容量应比变频器说明书中的“配用电动机容量”大一挡至二挡；且应具有无反馈矢量控制功能，使电动机在整个调速范围内，具有真正的恒转矩，满足负载特性要求。
本系统选用西门子MM440，额定功率55kW，额定电流110A的变频器。该变频器采用高性能的矢量控制技术，具有**强的过载能力，能提供持续3s的200%过载能力，同时提供低速高转矩输出和良好的动态特性。
(2)制动单元
从上料卷扬运行速度曲线可以看出，料车在减速或定位停车时，应选择相应的制动单元及制动电阻，使变频器直流回路的泵升电压UD保持在允许范围内。
(3)控制与保护
料车卷扬系统是钢铁生产中的重要环节，拖动控制系统应****安全可靠。同时，高炉炼铁生产现场环境较为恶劣，所以，系统还应具有必要的故障检测和诊断功能。

    可编程序控制器选用西门子S7-300，这种型号的PLC具有通用性、高性能、模块化设计的性能特征，具备紧凑设计模块。由于使用了MMC存储数据和程序，系统免维护。电源模块为PS-307 2A，插入1号槽。CPU为CPU315-2DP（保留PROFIBUS-DP接口．为今后组成网络作准备），型号6ES7 315-1AF03-OABO，插入2号槽。数字输入模块选SM321 DI16×DC24V，型号6ES7 321-1BH02-OAAO两块，一块插入4号槽内，地址范围为I0.0～I0.7及I1.0～11.7;另一块插入5号槽内，地址范围为I4.0～14.7及I5.0～15.7。数字输出模块选SM322 D016×DC24V/0.5A，6ES7 322-1BH01-OAAO型一块，插入6号槽内，地址范围为Q8.O～Q8.7及Q9.O～Q9.7。

    炼铁高炉主卷扬机变频调速拖动系统在选择交流异步电动机时，需要考虑以下问题：应注意低频时有效转矩必须满足的要求；电动机必须有足够大的启动转矩来确保重载启动。针对本系统100m3的高炉，选用Y280S-8的三相交流感应电动机，其额定功率为37kW，额定电流为78.2A，额定电压为380V，额定转速为740r/min，效率为91%，功率因数为0.79。
在冶金高炉炼铁生产线上，一般将把准备好的炉料从地面的贮矿槽运送到炉**的生产机械称为高炉上料设备。它主要包括料车坑、料车、斜桥、上料机。料车的机械传动系统如图7-1所示。
图7-1料车机械传动系统示意图
图7-1料车机械传动系统示意图
    在工作过程中，两个料车交替上料，当装满炉料的料车上升时，空料车下行，空车重量相当于一个平衡锤，平衡了重料车的车箱自重。当上行或下行时，两个料车由一个卷扬机拖动，不但节省了拖动电动机的功率，而且当电动机运转时总有一个重料车上行，没有空行程。这样使拖动电动机总是处于电动状态运行，避免了电动机处于发电运行状态所带来的一些问题。
    料车卷扬机是料车上料机的拖动设备，其结构如图7-2所示。根据料车的工作过程，卷扬机的工作特点主要有以下几点。
    ①能够频繁启动、制动、停车、反向运行，转速平稳，过渡时间短。
    ②能按照一定的速度曲线运行。
    ③调速范围广，一般调速范围为0.5～3.5m/s，目前料车较高线速度可达3.8m/s。
④系统工作可靠。料车在进入曲线轨迹段和离开料坑时不能有高速冲击，终点位置能准确停车。
图7-2料车卷扬机示意图
图7-2料车卷扬机示意图
    现假定有某钢铁厂100m3高炉，电动机容量37kW，转速740r/min，卷简直径500mm，总减速比15.75，较高钢绳速度1.5m/s、料车全行程时间40s和钢绳全行程51m等。
    料车运行分析：料车在斜桥上的运行分为启动、加速、稳定运行、减速、倾翻和制动共6个阶段，在整个过程中包括一次加速、两次减速。