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前言

    馬鋼是我國特大型鋼鐵聯合企業之一。現擁有我國最先進的熱軋H型鋼生產線和我國最大的車輪輪箍專業生產廠，另外還具有多條國際標準的生產線。目前粗鋼產能具備1200萬噸規模。

    魏德米勒立足中國15年來，一直致力于以客戶需求為目標，為客戶提供優質的產品和服務。隨著PROFIBUS總線技術在鋼鐵行業的普及與應用，魏德米勒T型總線接頭產品得以廣泛應用，馬鋼2X2板坯連鑄項目上也采用了品質卓越的高防護等級PROFIBUS PA 總線T型接口產品。

正文

一、連鑄生產

    連鑄是鋼鐵生產中一個重要的環節，連鑄就是合格鋼水在鑄機中冷卻成板坯的過程。根據鋼坯形狀不同，分為板坯、方坯和圓坯。其中板坯連鑄具有設備多，容量大，坯料冷卻較慢的特點，且切割方式只采用火焰切割。整個生產過程中有很多壓力、溫度、流量和液位的檢測點，點數分布比較分散；鋼坯澆鑄生產現場環境溫度高、多粉塵，是典型的重工業生產環境。

         


                                        圖1：連鑄生產流程示意圖

二、PROFIBUS DP/PA現場總線技術

    現場總線技術的興起是工業自動化通訊領域的偉大革命。在應用規模上，冶金行業明顯高于其他行業，由于冶金行業Siemens產品應用最多，相對應的Profibus也是應用最多的現場總線。其中最典型的兩個標準是PROFIBUS DP 和PROFIBUS PA。PROFIBUS DP的主要應用領域是工廠自動化（Factory Automation），是基于RS485串口和FO傳輸技術的通訊協議，DP層的傳輸數率高達12MBit/sec。常見的DP層設備為PLC、HMI、位置調節器、傳動設備、馬達軟啟動器、氣動閥、遠程I/O站和PA鏈接器、段耦合器等。PROFIBUS PA的主要應用領域是過程自動化（Process Automation），是基于MBP-IS傳輸技術的通訊協議，PA層的傳輸數率在31.25Kbit/sec，以低數率傳輸數據，并且在傳送數據的同時為設備供電（總線供電方式）。PA層的設備主要是分布在現場的各種傳感器和執行器，如流量計、位置傳感器、溫度傳感器、分析儀表、液位計以及一些I/O站點設備。PROFIBUS PA總線通過段耦合器與PROFIBUS DP總線相連接。

    采用PROFIBUS PA技術，可以只用一根公共總線電纜控制多個傳感器和執行器。每個網段上可以運行32個要求設備，使用中繼器后可以將設備擴展到126個。總線長度達到10Km。不用中繼器總線長度達到1000m（危險區域）或1900m。另外它是根據過程工業的技術專門開發的，特別適用于要求遠程供電和本質安全的應用場合。

    圖2是一個系統體系結構圖， 

             


                                            圖2：系統體系結構

三、魏德米勒PROFIBUS PA總線T頭產品與冶金行業

    冶金行業作為一個典型的過程控制行業，在現場總線的應用上除了廣泛使用PROFIBUS DP外，還會使用PROFIBUS PA，尤其是在點數較多，分布較散，要求遠程供電的工況中。運用PROFIBUS PA技術，可以明顯的節省空間和成本，即電纜接線成本、過程控制系統統計費用、現場設備的遠程監控和編程成本（包括I/O卡和邏輯控制器的使用成本）。相比傳統的4-20mA傳輸技術，PROFIBUS PA的數字量傳輸具有更高的精確度（減少多變量轉換）和抗干擾性。并且DP層和PA層傳輸環相對獨立，互相不受影響。鋼鐵連鑄生產中檢測點數多且比較分散，現場生產環境惡劣，對設備的使用要求很高。在工業通訊網絡設計中應用了包含DP層和PA層的數據傳輸技術。現場大量的檢測儀表信號通過現場總線接口（T型頭）與總線聯接，實現數據通訊。根據該項目的特點選用了魏德米勒PROFIBUS PA 總線四路分配器，一塊總線分配器可以最多聯接四個現場總線儀表設備。特別是每路分支有短路保護功能（Fuse）的設計，避免在某分支發生故障時，影響到同一總線鏈路上其他數據的安全穩定傳輸。并且支持在線即插即拔，設計合理的M12接線頭可方便地更改總線上的連接設備。多種總線連接拓補結構，可架構多種解決方案。以下是魏德米勒PROFIBUS PA總線分配器幾個典型的拓補結構使用示意圖，

              

              圖3： PROFIBUS PA現場分配器多種拓補結構滿足不同應用

四、應用

    魏德米勒PROFIBUS DP和PROFIBUS PA總線分配器，具有高達IP66的防護等級，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，通過跳線選擇即可，不需要單獨采購），帶過壓保護和短路保護功能，切實滿足惡劣冶金生產現場和數據傳輸的安全高效要求。該項目1號機組鑄流控制系統采用西門子的S7-400 PLC控制系統，遠程分布式I/O采用ET200S。共使用了93片PROFIBUS PA四路分配T型頭，其基本系統網絡配置如圖4，

            

                 

                                 圖4：PROFIBUS DP/PA系統網絡配置

五、魏德米勒產品技術

產品特點：

ⅰ 即插即用，即使在高危險區域也支持即插拔操作。由于插頭設計科學，使現場設備的更換容易

ⅱ 不中斷的總線操作

ⅲ 適合工業應用（由于EMC 電纜封裝）

ⅳ 每路分支短路保護（使用Fuse）

ⅴ 高防護等級，IP66

ⅵ 可用于防爆場合（由于通過ATEX認證）

ⅶ 非本安的T頭已集成終端電阻，可通過跳線選擇

    現在有帶過壓保護或限流功能的產品，用來保護其連接的測量裝置，使總線電路免受過電壓和短路的影響。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。當使用帶限流功能的T頭時，限流值有20、40、60mA三段可以進行調節。這些T頭具有全部標準產品的優點，同時附加過壓和短路保護。

結束語

    項目投產以來，魏德米勒PROFIBUS PA總線T頭在馬鋼連鑄生產中運行穩定，再次驗證了魏德米勒卓越的產品品質。魏德米勒還為冶金行業提供電源、繼電器、電涌保護器、隔離變送器等電子產品，工業以太網產品，其他現場總線接口產品，接線端子和現場接線盒及電纜接頭產品。多年來廣泛應用于冶金行業的各個工藝現場和控制系統中，優質的產品質量和客戶服務受到用戶的肯定。