用QUANTUM自動(dòng)控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)備用風(fēng)機(jī)跨網(wǎng)段控制

1、引言

一次抽引風(fēng)機(jī)作為轉(zhuǎn)爐煉鋼的核心設(shè)備，其安全高效穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)乎整個(gè)煉鋼系統(tǒng)是否穩(wěn)定順行。同時(shí)作為煉鋼煤氣回收的關(guān)鍵設(shè)備，一次抽引風(fēng)機(jī)還影響整個(gè)煉鋼的環(huán)保、能源回收以及負(fù)能煉鋼的實(shí)現(xiàn)，因此，保證一次抽引風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定高效成為一個(gè)煉鋼廠首先要考慮的問(wèn)題。濟(jì)鋼集團(tuán)第三煉鋼廠現(xiàn)有120噸轉(zhuǎn)爐3座，與之相對(duì)應(yīng)的是3臺(tái)一次抽引風(fēng)機(jī)，在實(shí)際應(yīng)用中由于一次抽引風(fēng)機(jī)的各種故障多，影響轉(zhuǎn)爐的正常生產(chǎn)，為了徹底的解決這一困擾生產(chǎn)的問(wèn)題，三煉鋼決定新上一臺(tái)備用一次抽引風(fēng)機(jī)作為其他3臺(tái)風(fēng)機(jī)的備用風(fēng)機(jī)。濟(jì)鋼第三煉鋼廠的3座轉(zhuǎn)爐分兩期工程投產(chǎn)，由于工程原因兩期工程所采用的工業(yè)以太網(wǎng)不在同的網(wǎng)段上，而新上的備用風(fēng)機(jī)又必須對(duì)所有風(fēng)機(jī)備用，因此我們必須實(shí)現(xiàn)PLC跨網(wǎng)段通訊。模板、電源和底板。CPU是基于486、586和Pentium 處理器的高性能可編程控制器系，兼容 Unit

2、QUANTUM自動(dòng)控制平臺(tái)介紹

2、1 硬件平臺(tái)簡(jiǎn)介

Quantum 系統(tǒng)是具有數(shù)字量處理能力的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。Quantum 具有模塊化、可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)，用于工業(yè)和制造過(guò)程實(shí)時(shí)控制。它包括 Quantum 系列CPU、I/O模板、I/O接口、通訊y Pro 軟件。CPU 中實(shí)現(xiàn)的部分特性有：

● 優(yōu)越的掃描時(shí)間和 I/O 吞吐量。

● 處理定時(shí)中斷和基于 I/O 的中斷的能力。

● 可處理快速任務(wù)和主任務(wù)。

● 可通過(guò) PCMCIA 內(nèi)存擴(kuò)展卡進(jìn)行內(nèi)存擴(kuò)展。

● CPU 中內(nèi)置多種通信接口。

● 在高端型號(hào)的前面板上，配有用戶友好的診斷和操作 LCD 顯示屏。

Quantum系統(tǒng)為開(kāi)放的、基于標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)連接和現(xiàn)場(chǎng)總線連接，提供多種選擇。Quantum支持的網(wǎng)絡(luò)包括：Modbus Plus 、 Modbus 、TCP/IP、SY/MAX 以太網(wǎng)模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊、熱備模塊 (Concept/ProWORX)等等。這些網(wǎng)絡(luò)的組合可用來(lái)保證具有簡(jiǎn)單的、高性能的通訊結(jié)構(gòu)，緊密地滿足計(jì)算機(jī)和控制器連接的集成要求。

TCP/IP以太網(wǎng)是我們風(fēng)機(jī)系統(tǒng)所采用的通訊方式。跨網(wǎng)段實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通訊是我們此次電氣系統(tǒng)改造的重點(diǎn)，Quantum自動(dòng)控制平臺(tái)給我們提供了功能強(qiáng)大的以太網(wǎng)模板，NOE771XX系列產(chǎn)品。該系列能夠兼容Unity Pro、Concept、ProWORX等軟件，具有標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)頁(yè)、Modbus TCP 報(bào)文、I/O Scanning 服務(wù)、FDR 客戶端、SNMP 管理等功能。

2、2軟件平臺(tái)

施耐德的Concept軟件平臺(tái)是基于施耐德Quantum硬件平臺(tái)的PLC組態(tài)編程軟件，功能實(shí)用強(qiáng)大，是一款成熟的軟件平臺(tái)。

Concept 符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定IEC 1131-3，提供統(tǒng)一的配置環(huán)境。開(kāi)發(fā)Concept的指導(dǎo)原則是，所有系統(tǒng)配置程序以及所有編輯器都應(yīng)具有相同的外觀和感覺(jué)。配置的大多數(shù)步驟，尤其是程序創(chuàng)建，都是在不依賴于要編程的PLC 的情況下設(shè)計(jì)的。整個(gè)程序被分成與邏輯結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的若干區(qū)段，Concept 配置工具允許對(duì)象( 例如功能塊、步以及轉(zhuǎn)移) 被輕易地以圖形形式選定、放置或移動(dòng)。在對(duì)象放置過(guò)程中，可行性測(cè)試已經(jīng)在SFC(順序功能圖/順序語(yǔ)言)編輯器中發(fā)生，因?yàn)閷?duì)象之間的大部分連接都是在放置的過(guò)程中自動(dòng)生成的。在FBD 編輯器(功能塊圖/功能塊語(yǔ)言) 和LD 編輯器(梯形圖)中， 可行性測(cè)試在各塊相互連接時(shí)發(fā)生。未經(jīng)認(rèn)可的連接，例如那些在不同數(shù)據(jù)類型之間的連接，在配置過(guò)程中就已被刪除?？尚行詼y(cè)試在LL984 編輯器(梯形邏輯984)中也是在放置過(guò)程中發(fā)生。在IL 編輯器( 指令表) 和ST編輯器(結(jié)構(gòu)化文本)中，未經(jīng)認(rèn)可的指令可由彩色輪廓線標(biāo)識(shí)。在第一次成功的運(yùn)行程序以后，程序可以在圖形模式下通過(guò)移動(dòng)連接塊以及文本進(jìn)行優(yōu)化，以改善顯示。

3、利用QUANTUAM平臺(tái)跨網(wǎng)段控制的實(shí)現(xiàn)

3、1 實(shí)際情況的分析

圖2：理想的環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在Concept硬件組態(tài)表中配置如下圖2：

圖3：PLC NOE模塊配置表

對(duì)于表中所組態(tài)的兩塊NOE網(wǎng)絡(luò)模塊，分別組態(tài)不同的網(wǎng)絡(luò)地址，如圖4，來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC的跨網(wǎng)段硬件鏈接。

圖4：NOE模塊IP配置

這樣在硬件的鏈接上我們就完成了PLC級(jí)的跨網(wǎng)段，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，網(wǎng)絡(luò)通暢數(shù)據(jù)交換正常。

3、2、2軟件編程實(shí)現(xiàn)

1號(hào)轉(zhuǎn)爐與風(fēng)機(jī)相關(guān)的聯(lián)鎖PLC

2號(hào)轉(zhuǎn)爐與風(fēng)機(jī)相關(guān)的聯(lián)鎖PLC

備用風(fēng)機(jī)啟動(dòng)寄存器400001

3號(hào)轉(zhuǎn)爐與風(fēng)機(jī)相關(guān)的聯(lián)鎖PLC

硬件實(shí)現(xiàn)后我們要在軟件編程中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流在兩個(gè)網(wǎng)段中正常交換，在備用風(fēng)機(jī)中的關(guān)鍵寄存器，如風(fēng)機(jī)啟動(dòng)停止等需要與不同網(wǎng)段中的主控PLC進(jìn)行聯(lián)通，如圖5。

圖5：關(guān)鍵數(shù)據(jù)通訊方式

如此以來(lái)備用風(fēng)機(jī)需要與各個(gè)網(wǎng)段上的各個(gè)主控PLC建立通道，也就是說(shuō)備用風(fēng)機(jī)所需要的通道數(shù)是在線風(fēng)機(jī)的3倍，而對(duì)于各個(gè)主控PLC來(lái)說(shuō)需要同時(shí)和備用風(fēng)機(jī)以及在線風(fēng)機(jī)建立通道，各個(gè)系統(tǒng)的程序都需要改動(dòng)，在不影響正常生產(chǎn)的前提下是不可能實(shí)現(xiàn)的。為此，我們讓備用風(fēng)機(jī)只與在線風(fēng)機(jī)建立數(shù)據(jù)交換通道，在備用風(fēng)機(jī)投入狀態(tài)下使用原風(fēng)機(jī)的通道與其他主控PLC進(jìn)行通訊，如圖6，這樣大大降低了改造對(duì)于各個(gè)主控PLC的影響，也降低了改造的風(fēng)險(xiǎn)。

圖6：數(shù)據(jù)通道實(shí)現(xiàn)

經(jīng)過(guò)實(shí)際的應(yīng)用測(cè)試，此方法穩(wěn)定可靠的實(shí)現(xiàn)了備用風(fēng)機(jī)對(duì)于不同網(wǎng)段上的在線風(fēng)機(jī)的備用，并保證了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的連續(xù)性。

4、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此次改造，濟(jì)鋼第三煉鋼廠備用一次抽引風(fēng)機(jī)順利投入使用，為第三煉鋼廠穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如何更加靈活高效的運(yùn)用現(xiàn)有的自動(dòng)化控制平臺(tái)，最大化的發(fā)揮其作用成為我們下一步要研究的主要課題。