现场总线在烧结机自动控制系统中的应用

1 前言

　　目前，以太网技术具有价格低廉、稳定可靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛以及支持技术成熟等优点，已成为最受欢迎的通信网络之一。而在工业控制领域，TCP/IP工业以太网技术也广泛应用到各个行业。安钢500m

2 烧结机自动控制系统就是基于TCP/

　　IP工业以太网技术实现了对烧结生产过程自动控制、监控及管理。该系统于2012年6月投产以来，运行一直很平稳，成功的向安钢3号高炉提供了优质烧结矿。

2 TCP/IP工业以太网

　　2.1 工业以太网定义

　　工业以太网是指其在技术上与商用以太网（IEEE802.3标准）兼容，但材质的选用、产品的强度和适用性方面应能满足工业现场的需要，即在环境适应性、可靠性、安全性和安装使用方面满足工业现场的需要。

　　与专门为工业控制而开发的现场总线相比，工业以太网技术的优点表现在：以太网技术应用广泛，为所有的编程语言所支持；软硬件资源丰富；易于与Internet连接，实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接；可持续发展的空间大等。

　　2.2 工业以太网的特点

　　（1）通信的确定性

　　工业控制网络必须满足对实时性的要求，即信号传输要速度快，确定性好。采用星型网络拓扑结构，交换机将网络划分为若干个网段。交换机之间通过主干网络进行连接，交换机可对网络上传输的数据进行过滤，使每个网段内节点间的数据传输只在本地网段内进行，而不需经过主干网，从而本地数据传输不占其它网段的带宽，降低了所有网段和主干网的网络负荷。最后，采用全双工通信方式。在一个用5类双绞线（光缆）连接的全双工交换式以太网中，其中一对线用来发送数据，另一对线用来接收数据，这样交换式全双工以太网消除了冲突的可能，使Ethernet通信确定性和实时性大大提高。

　　（2）可靠性和安全性在实际应用中，主干网一般采用光纤传输，现场设备的连接则可采用屏蔽双绞线，对重要的网段还可采用冗余网络技术，这样大大提高了网络的抗干扰能力和可靠性。另外，实现了与Internet的无缝集成和工厂信息的垂直集成。

　　（3）PROFIBUS DP 网络PROFIBUS是作为德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线，目前已成为中国国家标准GB/T20540-2006的现场总线。由此可看出PROFIBUS在现场总线中的重要的地位。PROFIBUS根据应用特点分为PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA三个兼容版本。支持主—从系统、纯主站系统、多主多从混合系统。其中PROFIBUS-DP适用于自动控制系统和设备级分散I/O之间的通信设计，在过程自动化领域有着广泛的运用。PROFIBUS-DP总线是为高速设备分散控制或自动化控制而设计的，有比较高的数据传输率，特别适用于系统与外部设备之间的通信，远程I/O系统尤为合适。它允许高速度周期性的小批量数据通信，适用于对时间要求比较高的自动化场合。PROFIBUS-DP总线上的设备一般为主站与从站配置，允许构成单主站或多主站系统。多主站系统一般对主站数量有一定的限制。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息，PROFIBUS-DP还提供智能化现场设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理等。

3 工业以太网和DP网络在安钢500m2烧结机自动控制系统的应用

　　3.1 安钢500m2烧结机自动控制系统要求

　　该自动控制系统实现了对整个烧结机生产设备的联锁控制，实时数据的采集与分析，过程与设备状态的监控与报警，过程趋势数据的采集与处理，报表打印，画面显示。完成了生产设备的基础自动化及过程计算机控制。烧结工艺对自动系统的主要要

　　求有以下几点：

　　（1）自动控制系统可实现配混系统、烧冷系统、成品筛分系统、主抽风系统、主粉尘系统及电除尘卸灰系统的逻辑顺序控制。

　　（2）自动控制系统对主抽风机、点火炉、混合机加水等生产工艺的数据采集处理及回路控制。

　　（3）全厂辅助设备在主控室的监控。如除尘设备、加油设备。

　　3.2 现场控制级

　　全厂共设计了5个配电室（机尾配电室、配料配电室、成品配电室，主电气楼、主抽电气室）控制了全厂的电气仪表设备。控制系统输入、输出点共4000余点。根据工艺要求和设备就近配置的原则，控制系统共设4个PLC主站分别为：配料站（配料配电室）、烧结电气站（主电气楼）、烧结仪表站（主电气楼）、主抽站（主抽电气室）。5个主站下带分站20个，分别在机尾配电室、成品配电室分布。中间用RG6电缆进行连接。

　　主站选用施耐德电气公司的QUANTUM 140系列PLC。主站和分站之间通过RIO（远程I/O）进行通信。

　　3.3 环网传输级

各个PLC站、上位监控机、工程师站之间采用环路光纤的TCP/IP工业以太网连接，构成了烧结生产的综合监控网络