摘要：本文重點(diǎn)介紹轉(zhuǎn)爐投料系統(tǒng)由Momentum控制方式改為Quantum PLC遠(yuǎn)程站控制方式，并說(shuō)明了PLC遠(yuǎn)程站控制方式的優(yōu)點(diǎn) 。

      關(guān)鍵詞： 控制、ＰＬＣ、通訊
      The PLC Control System Optimizing of 120T Convertor Feeding
(NO.3 Steel-making plant of Jigang Ltd. Co., Jinan 250101, China )
Abstract: The text introduces Converter feeding system, its control mode is changed from Momentum to the RIO of PLC, and the RIO strongpoint is shown.

      Key word:  control，PLC，Communication

      1、概述
      濟(jì)鋼第三煉鋼廠1# 120t轉(zhuǎn)爐投料系統(tǒng)PLC采用施耐德電氣公司的工業(yè)自動(dòng)化高端控制系統(tǒng)Modicon TSX Quantum PLC作為控制核心。該系列產(chǎn)品不僅質(zhì)量高、性能可靠，而且兼容性好。1#轉(zhuǎn)爐投料方案設(shè)計(jì)時(shí)采用施耐德Momentum模塊，選用Peer Cop通訊方式，所有操作臺(tái)、現(xiàn)場(chǎng)操作箱均采用Momentum I/O模塊與PLC進(jìn)行通信，散裝料、合金料等稱(chēng)量信號(hào)采用Momentum稱(chēng)重模塊直接進(jìn)PLC，變頻器調(diào)速信號(hào)通過(guò)Momentum模擬量輸出模塊送給變頻器。
      隨著1＃120t轉(zhuǎn)爐順利投產(chǎn)達(dá)產(chǎn)，采用施耐德Momentum系列Peer Cop通訊方式，并通過(guò)MB+網(wǎng)與投料主PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的這種模式暴露出許多問(wèn)題：
● 抗震能力差，TAP接線盒易出現(xiàn)接觸不良情況，造成通訊故障。
● 產(chǎn)品對(duì)應(yīng)用環(huán)境要求較高，耐用性差，故障率較高。
● 產(chǎn)品功能單一，無(wú)法明確指示故障。
● MB+網(wǎng)接線復(fù)雜，故障排查困難，不利于快速解決現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。
      自1#120t轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)以來(lái)，投料系統(tǒng)就類(lèi)似的問(wèn)題出現(xiàn)多次，直接導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通訊故障，且故障指示不明確，排查時(shí)間長(zhǎng)、難度大，嚴(yán)重制約生產(chǎn)節(jié)奏。

      2、投料系統(tǒng)介紹
      1號(hào)120t轉(zhuǎn)爐投料PLC初設(shè)采用施耐德Quantum系列自動(dòng)控制產(chǎn)品，Quantum系列產(chǎn)品具有模塊化、可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)。考慮投料系統(tǒng)設(shè)備多，操作復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)要求所有操作臺(tái)、現(xiàn)場(chǎng)操作箱、物料稱(chēng)量等信號(hào)均采用Momentum模塊通過(guò)MB+網(wǎng)與主PLC CPU進(jìn)行通訊，令牌式傳遞。 Momentum系列模塊是施耐德公司推出的一種價(jià)格較低的PLC產(chǎn)品，一般由I/O基板、通訊適配器、接線端子等部分組成。原投料系統(tǒng)由23個(gè) Momentum子系統(tǒng)構(gòu)成，通過(guò)MB+網(wǎng)與主PLC CPU通訊，采用Peer Cop點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。這種傳輸方式最大的問(wèn)題在于對(duì)主站的依賴性非常大，增加了主PLC CPU的負(fù)擔(dān)，在某些特殊情況下可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性差。23個(gè)Momentum I/O系列模塊分別配置在七個(gè)不同的配電柜內(nèi)，6個(gè)Momentum稱(chēng)重模塊配置在現(xiàn)場(chǎng)不同平臺(tái)的電氣柜內(nèi)。其配置結(jié)構(gòu)如圖1所示：

 
圖1：采用MB+通訊方式的PLC結(jié)構(gòu)配置圖

      其中170ADI35000開(kāi)關(guān)量輸入模塊11個(gè)、170ADO35000開(kāi)關(guān)量輸出模塊6個(gè)、170AAO92100模擬量輸出模塊6個(gè)，170ISP00100稱(chēng)重模塊6個(gè)。
      然而，在我們?cè)O(shè)備的正常運(yùn)行過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常重大的隱患。投料系統(tǒng)MB+網(wǎng)絡(luò)中都采用屏蔽雙絞線，此種網(wǎng)線一旦出現(xiàn)短路或斷路將會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，因此如何保護(hù)MB+網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行是非常重要的?？磮D1，網(wǎng)段中每個(gè)Momentum模塊都對(duì)應(yīng)著一個(gè)MB+的分支器990NAD23000，也叫做TAP頭。TAP頭具有承上啟下，連接的作用。其結(jié)構(gòu)如圖2所示：

 
圖2：TAP頭結(jié)構(gòu)圖

      每個(gè)TAP頭中有13個(gè)旋卡式接線柱，使用時(shí)必須保證每個(gè)接線柱準(zhǔn)確可靠連接，否則MB+網(wǎng)絡(luò)將全線癱瘓。旋卡式接線成為制約投料系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。每根通訊線直徑大約1毫米，通過(guò)塑料黃帽壓接在接線柱。接線狀態(tài)（通/斷）沒(méi)有任何檢測(cè)手段，若要檢查接線好壞只能拔除塑料黃帽，重新壓接。重新制作一個(gè)新的TAP頭大約需要20分鐘。并且MB+網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有明確的故障指示，排除故障時(shí)要對(duì)TAP頭內(nèi)的每個(gè)接線進(jìn)行檢查，工作量大，處理時(shí)間長(zhǎng)，影響生產(chǎn)效率。
      基于主PLC CPU的不穩(wěn)定性、TAP頭本身的不可靠性，在保持煉鋼投料工藝要求不變的前提下，結(jié)合控制現(xiàn)場(chǎng)考察，本著可靠、先進(jìn)、安全的原則，決定對(duì)1#轉(zhuǎn)爐投料控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，由Momentum控制模式改造為Quantum系列遠(yuǎn)程站控制模式，實(shí)現(xiàn)雙通道冗余通訊。改造后能夠提高通訊的可靠性，減少故障率。

      3、利用Quantum自動(dòng)化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)
      Quantum自動(dòng)控制系統(tǒng)具有易配置、易接線、易維護(hù)、隔離性好，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，抗腐蝕，可適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境。所有部件均可帶電插拔、交換?？刂葡到y(tǒng)不僅具有可靠的硬件設(shè)備，而且具有功能強(qiáng)大、運(yùn)行可靠、界面友好的系統(tǒng)軟件（MonitorPro V7）和編程軟件（CONCEPT）。
      將1#轉(zhuǎn)爐投料Momentum系統(tǒng)改造為Quantum系列遠(yuǎn)程站，主要包括自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及程序的編寫(xiě)、修改和調(diào)試。

      3、1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（硬件改造）
      對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在保持設(shè)備控制工序不變的前提下，本著軟硬件系統(tǒng)少改動(dòng)的原則，做到實(shí)用性、可靠性全面提升，完全滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。改造后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示：

 
圖3采用遠(yuǎn)程站通訊方式的PLC結(jié)構(gòu)配置圖

      由圖1和圖3對(duì)照分析，本方案將生產(chǎn)線的自動(dòng)控制系統(tǒng)由原來(lái)Momentum系列網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改造為Quantum系列遠(yuǎn)程站式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， PLC遠(yuǎn)程站通過(guò)Modbus網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)通訊。對(duì)比分析Momentum模塊與Quantum模塊的功能特點(diǎn)，將原Momentum模塊替換為下列模塊：

      改造后模塊體積大，占用空間多。因此需增加一面PLC柜，采用CableFast端子塊連接，雙排16槽機(jī)架，構(gòu)成兩個(gè)遠(yuǎn)程站。170ISP00100負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)稱(chēng)量斗稱(chēng)重信號(hào)，并且安裝在現(xiàn)場(chǎng)不同平臺(tái)的控制箱內(nèi)。由于稱(chēng)量設(shè)備分布廣泛，與PLC控制柜距離遠(yuǎn)，因此本次改造沒(méi)有對(duì)6塊稱(chēng)量模塊實(shí)施改造。

      3、2 軟件及程序改造
      上位計(jì)算機(jī)采用Windows XP操作系統(tǒng)，PLC編程軟件為Concept 2.6，上位監(jiān)控軟件選用MonitorPro V7。刪除原來(lái)Peer Cop網(wǎng)絡(luò)配置，增加新的RIO配置，程序中將寄存器地址重新分配，將經(jīng)過(guò)Peer Cop的通訊變量轉(zhuǎn)換為I/O讀寫(xiě)變量，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換。程序修改如圖4所示：
 

圖4

      通過(guò)轉(zhuǎn)換，避免程序的大量改動(dòng)，增強(qiáng)了通訊狀態(tài)的監(jiān)控性。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)故障判斷有很好的指導(dǎo)作用，大大縮短了網(wǎng)絡(luò)故障處理時(shí)間。

      3、3 系統(tǒng)施工方案
      安裝新增的PLC柜。將原配電柜內(nèi)Momentum系列模塊拆除，更換為端子排，通過(guò)多芯電纜連接至新的PLC柜。拆除原有的MB+網(wǎng)線，鋪設(shè)新的同軸電纜。新的PLC柜遠(yuǎn)程站通過(guò)同軸電纜連接到主站CPU上，實(shí)現(xiàn)主站與從站的數(shù)據(jù)通訊。

      4、 結(jié)束語(yǔ)
      濟(jì)鋼第三煉鋼廠1號(hào)轉(zhuǎn)爐投料系統(tǒng)PLC通過(guò)此次優(yōu)化改造后順利投入使用，運(yùn)行狀況效果非常好，一直保持零故障，為第三煉鋼廠穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。也充分證實(shí)了Quantum自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和實(shí)用性。

      作者簡(jiǎn)介：
      張靚（1979.7--），女，工程師，主要從事轉(zhuǎn)爐電氣自動(dòng)化技術(shù)的研究和應(yīng)用。

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