TURCK現場總線技術在煉鐵高爐系統中的應用

一、引言

　　工業現場總線技術是近幾年自動化行業最為關注的技術之一，給各行各業的自動化控制技術帶來了一次質的飛躍。

　　現場總線控制系統（FieldbusControlSystem，FCS）是由各種現場儀表通過互連與控制室內人機界面所組成的系統;一個全分散、全數字化、全開放和可互操作的生產過程自動控制系統。它使過程控制領域的自動化裝置由DCS向FCS過渡，DDC（直接數字控制）功能將徹底分散到現場，使先進的現場設備管理功能得以實現。現場總線已廣泛應用于各個領域，如電力監控、能源管理、自動測試系統等等。

　　我廠1#高爐生產主要由高爐系統、卷揚系統及槽下部分等構成，生產工藝復雜，分散點多，環境條件特殊，對電氣設備的要求非常高，這就造成了電氣自動化系統非常龐雜，故障率高，維護量大。將開放、成熟的德國TURCK公司的工業現場總線技術應用到高爐生產中去，在我廠取得了良好的效果。

二、現場總線的優點

　　德國TURCK公司開發的工業現場總線是現場儀表、設備與控制室系統之間的一種開放、全數字化、雙向通信與多站的通信系統。這次我煉鐵廠1#高爐大修選用TURCK公司的工業現場總線，可避免幾十個檢測點和控制點的檢測信號匯集到DCS的入口處所造成的信號堵塞，從而把60%以上的控制功能下放到現場儀表，增加了系統的安全性和可靠性。

　　采用現場總線主要有以下優點：

　　（1）采用IP67的防護等級，使之完全適合高爐現場的惡劣環境。

　　（2）可以減少1/2—2/3的隔離器、端子柜、I/O柜、l/O終端，這樣大大節省了主控室的空間;

　　（3）由于免去了D/A及A/D轉換的過程，使信號精確度可以從±0.5%提高到±0.1%;

　　（4）由于可以將PID功能植入到變送器或執行器中去，使控制周期大為縮短。目前可以從DCS的每秒調節2-3次增加到每秒10-20次，從而改善了調節性能;

　　（5）組態簡單，安裝、運行、維護簡便;

三、1#高爐大修工業現場總線的組態方式

　　為使TURCK公司開發的工業現場總線產品更好地應用到生產中去，必須使之與高爐AC800F系統有機地結合在一起。

　　1#高爐系統由高爐、卷揚及槽下部分組成。每個部分都負責一定的區域，它們之間既相互獨立，又密不可分，相互聯系。

　　為此，以上各個部分都配有自己獨立的子站控制系統，且從各自的子站總線接口串接一條工業現場總線到各自所負責的區域。子站通過各自的總線采集現場的實時數據進行處理及控制。這樣，就可以使復雜的高爐生產系統分成部分總線來設計，避免總線的連接過于復雜，有利于工業現場總線優勢的發揮。

　　（1）與AC800F的總線接口

　　AC800F支持工業總線Profibus-DP協議，具有很強的擴展性，機架上掛接一塊總線接口模板，利用Profibus-DP協議來完成從工業總線上采集數據、傳遞信息的任務，控制現場設備的運行。通過Turck公司提供的GSD文件來完成對總線的配置。

　　（2）總線的連接方式

　　為了符合高爐生產的特殊需要。模擬量輸人/輸出模板采用的是“組保護”方式，通過隔離器，經總線電纜連至PLC。模板地址由保護蓋下的兩個旋鈕開關來設定，它可設定為0—99。

　　Profibus-DP總線由M12eurofast@接插件連接，電源由5針7/8ˊˊminifast@接插件連接。如圖所示：

　　其中有二根專用電纜：

　　a.電源電纜

　　采用一棵專用的電源電纜為各總線模塊供電，通過總線供電單元來實現。對現場的智能化儀表進行供電。每個模塊上均有一個綠/紅的指示燈（LED）指示ON狀態或短路狀態，易于觀察和查找故障。

　　b.總線電纜

　　使用Profibus-DP協議進行通訊的專用總線通訊電纜，采用先進的全屏蔽設計，以防止信號的干擾。它把分散在現場的各個模塊連接在一起，共用一條總線，以數字方式進行通信與傳送，能夠達到信息的采集、傳輸，處理最佳的集成與協調。

四、應用效果及未來展望

　　采用現場總線避免了大量的點到點的電纜敷設，降低了線路敷設設計的難度和施工的復雜性，節省了投資、安裝、調試及維護的費用，為我廠的生產帶來了直接的經濟效益，收到了良好效果。