用QUANTUM自動控制平臺實現備用風機跨網段控制

1、引言

一次抽引風機作為轉爐煉鋼的核心設備，其安全高效穩定運行關乎整個煉鋼系統是否穩定順行。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保、能源回收以及負能煉鋼的實現，因此，保證一次抽引風機的穩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以太網不在同的網段上，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PLC跨網段通訊。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 系統是具有數字量處理能力的專用計算機系統。Quantum 具有模塊化、可擴展的體系結構，用于工業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 中實現的部分特性有：

● 優越的掃描時間和 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系統為開放的、基于標準的網絡連接和現場總線連接，提供多種選擇。Quantum支持的網絡包括：Modbus Plus 、 Modbus 、TCP/IP、SY/MAX 以太網模塊、遠程 I/O 模塊、熱備模塊 (Concept/ProWORX)等等。這些網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以太網是我們風機系統所采用的通訊方式。跨網段實現系統通訊是我們此次電氣系統改造的重點，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 符合國際標準規定IEC 1131-3，提供統一的配置環境。開發Concept的指導原則是，所有系統配置程序以及所有編輯器都應具有相同的外觀和感覺。配置的大多數步驟，尤其是程序創建，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生。未經認可的連接，例如那些在不同數據類型之間的連接，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化，以改善顯示。

3、利用QUANTUAM平臺跨網段控制的實現

3、1 實際情況的分析

圖2：理想的環網拓撲結構

在Concept硬件組態表中配置如下圖2：

圖3：PLC NOE模塊配置表

對于表中所組態的兩塊NOE網絡模塊，分別組態不同的網絡地址，如圖4，來實現PLC的跨網段硬件鏈接。

圖4：NOE模塊IP配置

這樣在硬件的鏈接上我們就完成了PLC級的跨網段，經過實際測試，網絡通暢數據交換正常。

3、2、2軟件編程實現

1號轉爐與風機相關的聯鎖PLC

2號轉爐與風機相關的聯鎖PLC

備用風機啟動寄存器400001

3號轉爐與風機相關的聯鎖PLC

硬件實現后我們要在軟件編程中實現數據流在兩個網段中正常交換，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段中的主控PLC進行聯通，如圖5。

圖5：關鍵數據通訊方式

如此以來備用風機需要與各個網段上的各個主控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的。為此，我們讓備用風機只與在線風機建立數據交換通道，在備用風機投入狀態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：數據通道實現

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

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，為第三煉鋼廠穩產高產打下了堅實的基礎。如何更加靈活高效的運用現有的自動化控制平臺，最大化的發揮其作用成為我們下一步要研究的主要課題。