摘要：PROFIBUS—DP應用于對分散冷凝水的回收，通過對冷凝水泵電機的變頻控制，不但組網容易，而且控制精度和控制決策更加簡潔。組網時必須借助于通訊接口卡SI—Pl，通過配置相應的軟件，使普通變頻器成為帶有現場總線接口的變頻器。按照鍋爐補水箱極限水位，動態調節各分散處冷凝水的回收流量，使鍋爐補水箱在儲存冷凝水過程中不至于斷流和溢出。
　　
　　關鍵詞：PROFIBUS—DP總線；冷凝水回收；SI—Pl；變頻器
　　
　　在冷凝水回收時，需將分散于5處水箱（分水箱）中的冷凝水回收至鍋爐補水箱內。由于鍋爐補水流量基本是定值，因此冷凝水的回收既不能因注入流量過大而造成鍋爐補水箱的溢出，也不能由于不及時輸送而造成分水箱積滿溢出。因此所建構的冷凝水回收控制系統，以鍋爐補水箱極限水位為控制目標，根據各分水箱的水位，采用變頻調速控制各分水箱冷凝水泵的轉速，從而控制注入補水箱的流量，實現冷凝水無間斷自動回收。
　　
　　1、系統組態和相關設置
　　
　　1．1系統組態
　　
　　系統采用安川VSG7變頻器接入以SiemensS7-400PLC（CPU414—2DP）為主站的ROFIBUS—DP網絡，通過PROFIBUS—DP，主站監視各變頻水泵的運行狀態，并可遠程設置和改變其內部參數。
　　
　　安川變頻器需通過的接口卡SI—Pl才能接入Siemens的PROFIBUS—DP網絡，并需相應的配置軟件。SI—Pl卡可用于安川變頻器的GS、F7和G7等3個系列，用于VSG7系列時，將其插入變頻器的2CN插槽中，并用DP總線電纜和總線連接器與PROFIBUS—DP的主站（這里為S7—400PLC的CPU414—2DP）的DP口相連接。
　　
　　冷凝水回收的PROFIBUS-DP網絡系統拓撲結構如圖1所示。在一條電氣傳動用的PROFIBUS—DP總線上接入了5臺變頻器，通過對各分水箱水位的監測，構成對分水箱冷凝水泵的閉環控制。以控制起動臺數和調速等方法，動態控制冷凝水的回收流量，保證鍋爐補水箱始終維持在高水位。　　
　　使用SI—Pl卡需在PLC的編程軟件（如Siemens的STEP7）中配置一通用源數據描述文件GSD（Version3．1，此文件可在安川公司（YASGAWA）的中下載，文件名為YASKOOCA．gsd）。當在PLC的編程軟件中裝入了SI—Pl卡的配置文件GSD之后，在用STEP7的硬件配置功能配置ProfibuS—DP網絡并組態有關硬件時，即可在系統中識別安川變頻器的SI—Pl卡的配置圖標，并可將其作為網絡上的一個從站來組態，然后設置有關參數。本系統中，5臺變頻器的從站地址分別為1、3、5、7、9。從站1的I／O通信數據符號編輯如圖2所示。　　
　　1．2使用SI—Pl卡所需的設置
　　
　　使用SI—Pl卡，需設置卡（即從站）地址、通信參數（在配置主站，即PLC的CPU時統一設置），并配置變頻器的相關群組參數，以下是各項有關設置。
　　
　　1）設置卡（即從站）地址
　　
　　用2個（旋轉）地址開關（分別設置地址的個位和十位）設定變頻器（作為從站）的（硬件）地址，該地址應與用STEP7編程軟件配置的該變頻器的SI—Pl卡在Profibus—DP網上的（軟件）地址一致。
　　
　　2）設定通信速率
　　
　　當在Profibus—DP網的主站（PLC的CPU）上設置了通信速率后，網絡上的各SI-Pl卡的通信速率也就自動設置了。通信速率可在9．6kb／s～12Mb／s之間，通常設置為1．5Mb／s。
　　
　　3）變頻器的相關設置
　　
　　Bl-01：頻率基準輸入方式設為3（選擇的通信卡）。
　　
　　Bl-02：運行指令輸入方式設為3（選擇的通信卡）。
　　
　　F6-01：當通信出錯時的輸入方式設為0（繼續運行）。
　　
　　F6-02：設置為1。
　　
　　F6-03：設置為3。
　　
　　雖然主設置采用了網絡數據通信方式，但變頻器的“非常停止”輸入端（S12）在任何運行指令輸入方式下均有效。
　　
　　1．3主站與變頻器之間的數據傳輸
　　
　　高速I／O數據區的輸入、輸出數據各為16B（即Byte0～Byte15，含擴展數據），其中基本數據的長度各為為6B。
　　
　　1）從PDPMaster傳送至VSG7變頻器的主要數據（輸出數據）
　　
　　字節0和字節1：用于操作指令，當bit0為“1”時正轉，當bit1為“1”時反轉，bit2～bit7相當于變頻器的H1-01～H1-06設置時控制端子3～8的功能：當bit8為“1”時為外部故障，當bit9為“1”時為故障復位，bitA-bitF各位未使用。
　　
　　字節2和字節3：用于速度指令（速度基準值設置），按字為單位傳送（含低字節和高字節），速度設置分辨率為1／0．01Hz。
　　
　　字節4和字節5：用于轉矩基準／限制的設置。
　　
　　2）從VSG7變頻器傳送至PDPMaster的主要數據（輸入數據）
　　
　　字節0和字節1：用于監視變頻器的狀態，bit0為“1”時為正轉運行，bit1為“1”時為零速度，bit2為“1”時為反轉運行，bit5為“1”時為復位指令接收等。
　　
　　字節2和字節3：用于速度反饋（速度測量值），按字為單位傳送（含低字節和高字節），速度測量分辨率為1／0．01Hz。
　　
　　1．4應用程序
　　
　　若用STEP7配置的1號從站的地址為1，其輸入字節的首地址為IB128，輸出字節的首地址為QB96，則關于PDP主站與變頻器之間數據傳輸的程序如以下所示（包括變頻器及其驅動電動機的正轉、停止、反轉等方向指令、速度設定值指令和運行狀態及速度反饋值監視）。
　　
　　AI10．2復位／停止指令信號為“1”
　　
　　ANI10．0正轉指令信號為“0”
　　
　　ANI10．1反轉指令信號為“0”
　　
　　LW#16#0000裝載十進制的0至累加器1
　　
　　TMW100復位MW100
　　
　　TMW108復位MW108
　　
　　TPQW96停止，方向字為“0”
　　
　　TPQW98速度設定值字為“0”
　　
　　AI10．0正轉指令信號為“1”
　　
　　ANI10．1反轉指令信號為“0”
　　
　　SM100．0MW100的bit0置“1”
　　
　　RM100．1MW100的bit1置“0”
　　
　　LMW100裝入方向字
　　
　　TPQW96正轉，QB96的bit0為“1”
　　
　　LW#16#1400裝載十進制的5120至累加器1
　　
　　TPOW98傳送至速度設定值字
　　
　　AI10．1反轉指令信號為“1”
　　
　　ANI10．0正轉指令信號為“0”
　　
　　SM100．1MW100的bit1置“1”
　　
　　RM100．0MW100的bit0置“0”
　　
　　LMW100裝入方向字
　　
　　TPQW96反轉，QB96的bit1為“1”
　　
　　LW#16#1400裝載十進制的5120至累加器1
　　
　　PQW98傳送至速度設定值字
　　
　　LPIW128將變頻器運行狀態字裝入
　　
　　TMW108變頻器的狀態字中間變量
　　
　　AM108．0正轉運行信號為“1”=Q10．2正轉運行信號燈
　　
　　AM108．2反轉運行信號為“1”=Q10．2反轉運行信號燈
　　
　　AM108．1停止信號為“1”=Q10．1停止信號燈
　　
　　OM108．0正轉運行信號為“1”
　　
　　OM108．2或反轉運行信號為“1”
　　
　　LPIW130裝入變頻器的速度反饋值
　　
　　TMW110變頻器的速度測量值中間變量
　　
　　上述STEP7的語句表程序也可用梯形圖表達。另外，數據通信的另一種編程方式就是調用功能模塊：PLC主站通過系統功能SFC14DPRD_DAT）和SFC15（DPWRDAT）對各從站分別進行數據讀、寫操作。
　　
　　2、控制過程
　　
　　冷凝水回送改造實現的目的是：將分散于5處的冷凝水，按照鍋爐補水流量的需要，連續地回送至補水箱，作為鍋爐補水，循環使用。通過對冷凝水的循環利用，降低鍋爐補水制備成本，減少燃煤損耗。
　　
　　2．1控制過程
　　
　　1）總體控制思路系統運行過程中，以鍋爐補水箱水位（LG）作為主要監控對象，以冷凝水箱水位（LLn）作為反饋信號，當鍋爐補水箱水位低于LG時，將滿足高于或等于LLn的冷凝水泵開啟，向補水箱補水。當鍋爐補水箱水位等于=LG時，保留冷凝水箱中水位較高的輸水泵繼續供水，以保證冷凝水箱不溢水，此部分冷凝水儲存在補水箱的LG～LGmax（補水箱極限水位）的容積內，以保證補水箱中的存水量滿足鍋爐補水要求。
　　
　　2）冷凝水位到達下*冷凝水泵停機冷凝水箱設zui低水位LLmin，當水位達到此水位時，冷凝水泵停機。
　　
　　3）冷凝水回送過程控制實時監控各冷凝水箱的水位，按照“高開低關”的原則，結合補水箱水位，動態控制各冷凝水泵的工作狀態，從而控制供水量，以保證補水箱不缺水、各冷凝水箱不溢出。
　　
　　2．2遠程監控
　　
　　采用通信接口卡SI—P1將安川VSG7變頻器連接在開放式現場網絡PROFIBUS—DP上后，可通過PROFIBUS—DP主站控制變頻器的運行／停止，監視運行狀態，改變／查看變頻器的參數設定。　　
　　主站與與從站之間同步控制信號交換的流程如圖3所示。系統具有可擴展性，為今后換熱站運行參數遠程監控、數據采集提供了平臺。運行參數包括：電量、電流、電壓、壓力、溫度、流量以及水泵及閥門的運行狀態等。
　　
　　3、結束語
　　
　　PROFIBUS是一種開放而獨立的總線標準，在機械制造、工業過程控制、智能建筑中充當通信網絡。其中PROFIBUS—DP主要用于現場級的高速數據傳輸、完成自動控制系統（如PLC、PC等）通過高速串行總線與分散的現場設備（I／O、驅動器、閥門等）之間的通信任務。