用QUANTUM自動控制平臺實現(xiàn)備用風機跨網(wǎng)段控制

1、引言

一次抽引風機作為轉爐煉鋼的核心設備，其安全高效穩(wěn)定運行關乎整個煉鋼系統(tǒng)是否穩(wěn)定順行。同時作為煉鋼煤氣回收的關鍵設備，一次抽引風機還影響整個煉鋼的環(huán)保、能源回收以及負能煉鋼的實現(xiàn)，因此，保證一次抽引風機的穩(wěn)定高效成為一個煉鋼廠首先要考慮的問題。濟鋼集團第三煉鋼廠現(xiàn)有120噸轉爐3座，與之相對應的是3臺一次抽引風機，在實際應用中由于一次抽引風機的各種故障多，影響轉爐的正常生產，為了徹底的解決這一困擾生產的問題，三煉鋼決定新上一臺備用一次抽引風機作為其他3臺風機的備用風機。濟鋼第三煉鋼廠的3座轉爐分兩期工程投產，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，而新上的備用風機又必須對所有風機備用，因此我們必須實現(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自動控制平臺介紹

2、1 硬件平臺簡介

Quantum 系統(tǒng)是具有數(shù)字量處理能力的專用計算機系統(tǒng)。Quantum 具有模塊化、可擴展的體系結構，用于工業(yè)和制造過程實時控制。它包括 Quantum 系列CPU、I/O模板、I/O接口、通訊y Pro 軟件。CPU 中實現(xiàn)的部分特性有：

● 優(yōu)越的掃描時間和 I/O 吞吐量。

● 處理定時中斷和基于 I/O 的中斷的能力。

● 可處理快速任務和主任務。

● 可通過 PCMCIA 內存擴展卡進行內存擴展。

● CPU 中內置多種通信接口。

● 在高端型號的前面板上，配有用戶友好的診斷和操作 LCD 顯示屏。

Quantum系統(tǒng)為開放的、基于標準的網(wǎng)絡連接和現(xiàn)場總線連接，提供多種選擇。Quantum支持的網(wǎng)絡包括：Modbus Plus 、 Modbus 、TCP/IP、SY/MAX 以太網(wǎng)模塊、遠程 I/O 模塊、熱備模塊 (Concept/ProWORX)等等。這些網(wǎng)絡的組合可用來保證具有簡單的、高性能的通訊結構，緊密地滿足計算機和控制器連接的集成要求。

TCP/IP以太網(wǎng)是我們風機系統(tǒng)所采用的通訊方式。跨網(wǎng)段實現(xiàn)系統(tǒng)通訊是我們此次電氣系統(tǒng)改造的重點，Quantum自動控制平臺給我們提供了功能強大的以太網(wǎng)模板，NOE771XX系列產品。該系列能夠兼容Unity Pro、Concept、ProWORX等軟件，具有標準網(wǎng)頁、Modbus TCP 報文、I/O Scanning 服務、FDR 客戶端、SNMP 管理等功能。

2、2軟件平臺

施耐德的Concept軟件平臺是基于施耐德Quantum硬件平臺的PLC組態(tài)編程軟件，功能實用強大，是一款成熟的軟件平臺。

Concept 符合國際標準規(guī)定IEC 1131-3，提供統(tǒng)一的配置環(huán)境。開發(fā)Concept的指導原則是，所有系統(tǒng)配置程序以及所有編輯器都應具有相同的外觀和感覺。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 的情況下設計的。整個程序被分成與邏輯結構相對應的若干區(qū)段，Concept 配置工具允許對象( 例如功能塊、步以及轉移) 被輕易地以圖形形式選定、放置或移動。在對象放置過程中，可行性測試已經在SFC(順序功能圖/順序語言)編輯器中發(fā)生，因為對象之間的大部分連接都是在放置的過程中自動生成的。在FBD 編輯器(功能塊圖/功能塊語言) 和LD 編輯器(梯形圖)中， 可行性測試在各塊相互連接時發(fā)生。未經認可的連接，例如那些在不同數(shù)據(jù)類型之間的連接，在配置過程中就已被刪除。可行性測試在LL984 編輯器(梯形邏輯984)中也是在放置過程中發(fā)生。在IL 編輯器( 指令表) 和ST編輯器(結構化文本)中，未經認可的指令可由彩色輪廓線標識。在第一次成功的運行程序以后，程序可以在圖形模式下通過移動連接塊以及文本進行優(yōu)化，以改善顯示。

3、利用QUANTUAM平臺跨網(wǎng)段控制的實現(xiàn)

3、1 實際情況的分析

圖2：理想的環(huán)網(wǎng)拓撲結構

在Concept硬件組態(tài)表中配置如下圖2：

圖3：PLC NOE模塊配置表

對于表中所組態(tài)的兩塊NOE網(wǎng)絡模塊，分別組態(tài)不同的網(wǎng)絡地址，如圖4，來實現(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級的跨網(wǎng)段，經過實際測試，網(wǎng)絡通暢數(shù)據(jù)交換正常。

3、2、2軟件編程實現(xiàn)

1號轉爐與風機相關的聯(lián)鎖PLC

2號轉爐與風機相關的聯(lián)鎖PLC

備用風機啟動寄存器400001

3號轉爐與風機相關的聯(lián)鎖PLC

硬件實現(xiàn)后我們要在軟件編程中實現(xiàn)數(shù)據(jù)流在兩個網(wǎng)段中正常交換，在備用風機中的關鍵寄存器，如風機啟動停止等需要與不同網(wǎng)段中的主控PLC進行聯(lián)通，如圖5。

圖5：關鍵數(shù)據(jù)通訊方式

如此以來備用風機需要與各個網(wǎng)段上的各個主控PLC建立通道，也就是說備用風機所需要的通道數(shù)是在線風機的3倍，而對于各個主控PLC來說需要同時和備用風機以及在線風機建立通道，各個系統(tǒng)的程序都需要改動，在不影響正常生產的前提下是不可能實現(xiàn)的。為此，我們讓備用風機只與在線風機建立數(shù)據(jù)交換通道，在備用風機投入狀態(tài)下使用原風機的通道與其他主控PLC進行通訊，如圖6，這樣大大降低了改造對于各個主控PLC的影響，也降低了改造的風險。

圖6：數(shù)據(jù)通道實現(xiàn)

經過實際的應用測試，此方法穩(wěn)定可靠的實現(xiàn)了備用風機對于不同網(wǎng)段上的在線風機的備用，并保證了轉爐生產的連續(xù)性。

4、結束語

通過此次改造，濟鋼第三煉鋼廠備用一次抽引風機順利投入使用，為第三煉鋼廠穩(wěn)產高產打下了堅實的基礎。如何更加靈活高效的運用現(xiàn)有的自動化控制平臺，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。