1 概述 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)場總線技術(shù)不斷在信鋼450m3、600m3 高爐自動控制系統(tǒng)中使用,它使用一類傳輸介質(zhì)將分散的現(xiàn)場設(shè)備連接到中央控制或管理系統(tǒng)。 我公司600m3 高爐自動控制系統(tǒng)中,由槽下上料系統(tǒng)、高爐本體、熱風(fēng)、布袋四個(gè)站點(diǎn)組成,爐頂配有意大利產(chǎn)絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器。該套系統(tǒng)電器設(shè)計(jì)分部區(qū)域廣、閥門多、煤氣區(qū)域易燃易爆的特點(diǎn)不容忽視,在此采用數(shù)字量、模擬量、即輸入輸出點(diǎn)進(jìn)入站點(diǎn)模塊,通過一根總線傳入主控室PLC,以此來控制各閥門及電機(jī)動作,該套系統(tǒng)采用德國西門子400PLC系統(tǒng)和PROF IBUS - DP工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù),實(shí)現(xiàn)了高爐自動化控制。 2 PROFIBUS - DP總線通信原理及系統(tǒng)組成 PROF IBUS由三個(gè)部分組成即PROF IBUS -DP (分布式外圍設(shè)備) 、PROF IBUS - PA (過程自動化) 、PROFIBUS - FMS (現(xiàn)場總線報(bào)文規(guī)范) 。 600m3 高爐采用PROF IBUS - DP是一種高速低成本通信,用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。使用PROF IBUS - DP可取代24VDC或4 ～20mA信號傳輸。它定義了第一層為物理層,第二層為數(shù)據(jù)鏈路層提供總線存取控制和保證數(shù)據(jù)的可靠性。其用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能,這為系統(tǒng)兼容提供了便利,便于調(diào)試和維護(hù)。
在600m3 高爐控制系統(tǒng)中, PROF IBUS - DP采用的是單獨(dú)供電的總線設(shè)備,每站點(diǎn)有自己的穩(wěn)壓電源,如果網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電源不穩(wěn),通信若隱若現(xiàn)甚至徹底消失時(shí),系統(tǒng)會啟動旁路功能以避免對其他接點(diǎn)的影響。爐頂槽下、熱風(fēng)、布袋及高爐本體以站點(diǎn)形式掛在總線上,信號通過總線傳送到主控室的PLC,每臺總線設(shè)備必須有一個(gè)唯一的網(wǎng)絡(luò)地址和物理設(shè)備位號,當(dāng)有站點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí),通過主控室PLC可以診斷出具體站點(diǎn),實(shí)現(xiàn)對各站點(diǎn)的檢測。
3 600m3 高爐系統(tǒng)軟件硬件的組成 系統(tǒng)硬件: ( 1 ) 集成了DP 接口的西門子400PLC(CPU414 - 2DP) 。 (2)兩臺西門子OSM交換機(jī)用于各站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信。 (3)插有工業(yè)以太網(wǎng)卡的(CP1613 通訊卡)的計(jì)算機(jī)。 (4) ET200M的主站模塊。 (5) 數(shù)字量模擬量輸入輸出模塊(D I/DO,AI/AO) 。 (6)工作站6臺研華工控機(jī)。 系統(tǒng)軟件配置: (1) 在這套系統(tǒng)中, 控制基本上由集中的PLC完成。在PLC軟件控制中要對外部的總線結(jié)構(gòu)進(jìn)行硬件組態(tài),讓系統(tǒng)識別總線結(jié)構(gòu),各站點(diǎn)有自己的邏輯地址,分別掛在哪條總線上,采用的總線協(xié)議方式及速率、產(chǎn)品類型等進(jìn)行具體組態(tài)設(shè)置。PLC程序在上位機(jī)的編程工具STEP7V5. 3中組態(tài)后進(jìn)行編譯,編譯通過后下載到CPU414 -2DP,并存儲其中, CPU414可自動運(yùn)行該程序,根據(jù)程序內(nèi)容讀取總線上的所有I/O 模塊的狀態(tài)字,控制硬件設(shè)備。 (2 ) 上位機(jī)監(jiān)控軟件為西門子公司的Wincc610,它基于W indows的對象鏈接和嵌入,部件對象模型和分布式部件對象模型技術(shù),并創(chuàng)建一開放式接口,具有良好的圖形界面和人機(jī)交互性,系統(tǒng)在成熟的Windows2000下運(yùn)行。 利用總線在監(jiān)控畫面中實(shí)現(xiàn)功能如下: (1)控制操作 在控制室能對被控設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)控制,如啟停閥門設(shè)備,調(diào)節(jié)上料種類,設(shè)定物料重量等。并能夠在現(xiàn)場限位開關(guān)或雷達(dá)料位計(jì)等發(fā)生故障時(shí),模擬到位信號,使上料正常進(jìn)行,在線設(shè) 定PLC的某些參數(shù)。上位機(jī)是總線上的一個(gè)站點(diǎn),與PLC進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。 (2)顯示功能 在畫面中通過編程實(shí)現(xiàn)模擬顯示整個(gè)高爐系統(tǒng)各閥門實(shí)際動作狀況,以及現(xiàn)場的儀表溫度、壓力、重量、狀態(tài)參數(shù)等。各閥門位置指示用不同顏色指示開到位、關(guān)到位、正在開或關(guān)等。 (3)數(shù)據(jù)管理 依據(jù)不同的運(yùn)行參數(shù)的變化和重要程度,建立生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)庫,存儲生產(chǎn)原始數(shù)據(jù),供統(tǒng)計(jì)分析使用。如料批記憶可記錄每批料實(shí)際的料種、料重、上料時(shí)間等。可從中得出一些有用的經(jīng)驗(yàn)參數(shù),改進(jìn)工藝,使生產(chǎn)效益越來越好。 (4)報(bào)警功能 可根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級的報(bào)警,通過畫面閃爍報(bào)警,并用文字提示,對快速確認(rèn)故障,排除故障起到很好的作用。利用總線模塊診斷功能,可直觀的看到現(xiàn)場站點(diǎn)故障報(bào)警狀態(tài)。 4 總線診斷方式 在高爐自動化系統(tǒng)中,即使一個(gè)站點(diǎn)一旦出現(xiàn)故障也將嚴(yán)重影響上料,造成減風(fēng)、休風(fēng),因此快速診斷故障尤為重要。利用0B塊把CPU中的硬件信息讀出來,如OB86為機(jī)架故障組織塊,當(dāng)擴(kuò)展機(jī)架、DP主站系統(tǒng)、分布式I/O中從站故障時(shí), CPU的操作系統(tǒng)調(diào)用OB86。在OB86組織塊中編寫程序,把CPU中的故障代碼讀出放入數(shù)據(jù)庫中,根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的代碼意義,可診斷出總線上站點(diǎn)故障。 5 結(jié)束語 在高爐自動化系統(tǒng)中,生產(chǎn)條件特別復(fù)雜,設(shè)備區(qū)域分布多,造成電氣自動控制系統(tǒng)故障率高, 維護(hù)量大的缺點(diǎn)。而該網(wǎng)在本項(xiàng)目的運(yùn)用中避免了大量點(diǎn)對點(diǎn)的電纜敷設(shè),降低了線路敷設(shè)的難度和施工的復(fù)雜性,其實(shí)時(shí)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它局域網(wǎng),因而特別適用于工業(yè)現(xiàn)場。