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

      關鍵詞： 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)爐投料方案設計時采用施耐德Momentum模塊，選用Peer Cop通訊方式，所有操作臺、現(xiàn)場操作箱均采用Momentum I/O模塊與PLC進行通信，散裝料、合金料等稱量信號采用Momentum稱重模塊直接進PLC，變頻器調(diào)速信號通過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)達產(chǎn)，采用施耐德Momentum系列Peer Cop通訊方式，并通過MB+網(wǎng)與投料主PLC進行數(shù)據(jù)交換的這種模式暴露出許多問題：
● 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)品對應用環(huán)境要求較高，耐用性差，故障率較高。
● 產(chǎn)品功能單一，無法明確指示故障。
● MB+網(wǎng)接線復雜，故障排查困難，不利于快速解決現(xiàn)場問題。
      自1#120t轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)以來，投料系統(tǒng)就類似的問題出現(xiàn)多次，直接導致網(wǎng)絡通訊故障，且故障指示不明確，排查時間長、難度大，嚴重制約生產(chǎn)節(jié)奏。

      2、投料系統(tǒng)介紹
      1號120t轉(zhuǎn)爐投料PLC初設采用施耐德Quantum系列自動控制產(chǎn)品，Quantum系列產(chǎn)品具有模塊化、可擴展的體系結(jié)構(gòu)?？紤]投料系統(tǒng)設備多，操作復雜，設計時要求所有操作臺、現(xiàn)場操作箱、物料稱量等信號均采用Momentum模塊通過MB+網(wǎng)與主PLC CPU進行通訊，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 Momentum子系統(tǒng)構(gòu)成，通過MB+網(wǎng)與主PLC CPU通訊，采用Peer Cop點對點通訊方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。這種傳輸方式最大的問題在于對主站的依賴性非常大，增加了主PLC CPU的負擔，在某些特殊情況下可能會導致數(shù)據(jù)的丟失，網(wǎng)絡穩(wěn)定性差。23個Momentum I/O系列模塊分別配置在七個不同的配電柜內(nèi)，6個Momentum稱重模塊配置在現(xiàn)場不同平臺的電氣柜內(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開關量輸入模塊11個、170ADO35000開關量輸出模塊6個、170AAO92100模擬量輸出模塊6個，170ISP00100稱重模塊6個。
      然而，在我們設備的正常運行過程中，我們發(fā)現(xiàn)了一個非常重大的隱患。投料系統(tǒng)MB+網(wǎng)絡中都采用屏蔽雙絞線，此種網(wǎng)線一旦出現(xiàn)短路或斷路將會造成整個網(wǎng)絡的癱瘓，因此如何保護MB+網(wǎng)絡的正常運行是非常重要的。看圖1，網(wǎng)段中每個Momentum模塊都對應著一個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TAP頭中有13個旋卡式接線柱，使用時必須保證每個接線柱準確可靠連接，否則MB+網(wǎng)絡將全線癱瘓。旋卡式接線成為制約投料系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵。每根通訊線直徑大約1毫米，通過塑料黃帽壓接在接線柱。接線狀態(tài)（通/斷）沒有任何檢測手段，若要檢查接線好壞只能拔除塑料黃帽，重新壓接。重新制作一個新的TAP頭大約需要20分鐘。并且MB+網(wǎng)絡中沒有明確的故障指示，排除故障時要對TAP頭內(nèi)的每個接線進行檢查，工作量大，處理時間長，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)場考察，本著可靠、先進、安全的原則，決定對1#轉(zhuǎn)爐投料控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，由Momentum控制模式改造為Quantum系列遠程站控制模式，實現(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自動化平臺實現(xiàn)
      Quantum自動控制系統(tǒng)具有易配置、易接線、易維護、隔離性好，結(jié)構(gòu)堅固，抗腐蝕，可適應惡劣的工業(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備，而且具有功能強大、運行可靠、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系列遠程站，主要包括自動控制系統(tǒng)的設計，以及程序的編寫、修改和調(diào)試。

      3、1 自動控制系統(tǒng)的設計（硬件改造）
      對于自動控制系統(tǒng)的設計，在保持設備控制工序不變的前提下，本著軟硬件系統(tǒng)少改動的原則，做到實用性、可靠性全面提升，完全滿足現(xiàn)場要求。改造后的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖3所示：

 
圖3采用遠程站通訊方式的PLC結(jié)構(gòu)配置圖

      由圖1和圖3對照分析，本方案將生產(chǎn)線的自動控制系統(tǒng)由原來Momentum系列網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，改造為Quantum系列遠程站式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)， PLC遠程站通過Modbus網(wǎng)絡連接，實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)通訊。對比分析Momentum模塊與Quantum模塊的功能特點，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槽機架，構(gòu)成兩個遠程站。170ISP00100負責實時采集現(xiàn)場稱量斗稱重信號，并且安裝在現(xiàn)場不同平臺的控制箱內(nèi)。由于稱量設備分布廣泛，與PLC控制柜距離遠，因此本次改造沒有對6塊稱量模塊實施改造。

      3、2 軟件及程序改造
      上位計算機采用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Peer Cop網(wǎng)絡配置，增加新的RIO配置，程序中將寄存器地址重新分配，將經(jīng)過Peer Cop的通訊變量轉(zhuǎn)換為I/O讀寫變量，實現(xiàn)網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換。程序修改如圖4所示：
 

圖4

      通過轉(zhuǎn)換，避免程序的大量改動，增強了通訊狀態(tài)的監(jiān)控性。對于網(wǎng)絡故障判斷有很好的指導作用，大大縮短了網(wǎng)絡故障處理時間。

      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，通過多芯電纜連接至新的PLC柜。拆除原有的MB+網(wǎng)線，鋪設新的同軸電纜。新的PLC柜遠程站通過同軸電纜連接到主站CPU上，實現(xiàn)主站與從站的數(shù)據(jù)通訊。

      4、 結(jié)束語
      濟鋼第三煉鋼廠1號轉(zhuǎn)爐投料系統(tǒng)PLC通過此次優(yōu)化改造后順利投入使用，運行狀況效果非常好，一直保持零故障，為第三煉鋼廠穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)打下了堅實的基礎。也充分證實了Quantum自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和實用性。

      作者簡介：
      張靚（1979.7--），女，工程師，主要從事轉(zhuǎn)爐電氣自動化技術的研究和應用。

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