利用QUANTUM自动控制平台实现备用风机跨网段控制

1、引言

一次抽引风机作为转炉炼钢的核心设备，其安全高效稳定运行关乎整个炼钢系统是否稳定顺行。同时作为炼钢煤气回收的关键设备，一次抽引风机还影响整个炼钢的环保、能源回收以及负能炼钢的实现，因此，保证一次抽引风机的稳定高效成为一个炼钢厂首先要考虑的问题。济钢集团第三炼钢厂现有120吨转炉3座，与之相对应的是3台一次抽引风机，在实际应用中由于一次抽引风机的各种故障多，影响转炉的正常生产，为了彻底的解决这一困扰生产的问题，三炼钢决定新上一台备用一次抽引风机作为其他3台风机的备用风机。济钢第三炼钢厂的3座转炉分两期工程投产，由于工程原因两期工程所采用的工业以太网不在同的网段上，而新上的备用风机又必须对所有风机备用，因此我们必须实现PLC跨网段通讯。模板、电源和底板。CPU是基于486、586和Pentium 处理器的高性能可编程控制器系，兼容 Unit

2、QUANTUM自动控制平台介绍

2、1 硬件平台简介

Quantum 系统是具有数字量处理能力的专用计算机系统。Quantum 具有模块化、可扩展的体系结构，用于工业和制造过程实时控制。它包括 Quantum 系列CPU、I/O模板、I/O接口、通讯y Pro 软件。CPU 中实现的部分特性有：

● 优越的扫描时间和 I/O 吞吐量。

● 处理定时中断和基于 I/O 的中断的能力。

● 可处理快速任务和主任务。

● 可通过 PCMCIA 内存扩展卡进行内存扩展。

● CPU 中内置多种通信接口。

● 在高端型号的前面板上，配有用户友好的诊断和操作 LCD 显示屏。

Quantum系统为开放的、基于标准的网络连接和现场总线连接，提供多种选择。Quantum支持的网络包括：Modbus Plus 、 Modbus 、TCP/IP、SY/MAX 以太网模块、远程 I/O 模块、热备模块 (Concept/ProWORX)等等。这些网络的组合可用来保证具有简单的、高性能的通讯结构，紧密地满足计算机和控制器连接的集成要求。

TCP/IP以太网是我们风机系统所采用的通讯方式。跨网段实现系统通讯是我们此次电气系统改造的重点，Quantum自动控制平台给我们提供了功能强大的以太网模板，NOE771XX系列产品。该系列能够兼容Unity Pro、Concept、ProWORX等软件，具有标准网页、Modbus TCP 报文、I/O Scanning 服务、FDR 客户端、SNMP 管理等功能。

2、2软件平台

施耐德的Concept软件平台是基于施耐德Quantum硬件平台的PLC组态编程软件，功能实用强大，是一款成熟的软件平台。

Concept 符合国际标准规定IEC 1131-3，提供统一的配置环境。开发Concept的指导原则是，所有系统配置程序以及所有编辑器都应具有相同的外观和感觉。配置的大多数步骤，尤其是程序创建，都是在不依赖于要编程的PLC 的情况下设计的。整个程序被分成与逻辑结构相对应的若干区段，Concept 配置工具允许对象( 例如功能块、步以及转移) 被轻易地以图形形式选定、放置或移动。在对象放置过程中，可行性测试已经在SFC(顺序功能图/顺序语言)编辑器中发生，因为对象之间的大部分连接都是在放置的过程中自动生成的。在FBD 编辑器(功能块图/功能块语言) 和LD 编辑器(梯形图)中， 可行性测试在各块相互连接时发生。未经认可的连接，例如那些在不同数据类型之间的连接，在配置过程中就已被删除。可行性测试在LL984 编辑器(梯形逻辑984)中也是在放置过程中发生。在IL 编辑器( 指令表) 和ST编辑器(结构化文本)中，未经认可的指令可由彩色轮廓线标识。在第一次成功的运行程序以后，程序可以在图形模式下通过移动连接块以及文本进行优化，以改善显示。

3、利用QUANTUAM平台跨网段控制的实现

3、1 实际情况的分析


图2：理想的环网拓扑结构

在Concept硬件组态表中配置如下图2：



图3：PLC NOE模块配置表

对于表中所组态的两块NOE网络模块，分别组态不同的网络地址，如图4，来实现PLC的跨网段硬件链接。



图4：NOE模块IP配置

这样在硬件的链接上我们就完成了PLC级的跨网段，经过实际测试，网络通畅数据交换正常。

3、2、2软件编程实现

1号转炉与风机相关的联锁PLC

2号转炉与风机相关的联锁PLC

备用风机启动寄存器400001

3号转炉与风机相关的联锁PLC

硬件实现后我们要在软件编程中实现数据流在两个网段中正常交换，在备用风机中的关键寄存器，如风机启动停止等需要与不同网段中的主控PLC进行联通，如图5。


图5：关键数据通讯方式

如此以来备用风机需要与各个网段上的各个主控PLC建立通道，也就是说备用风机所需要的通道数是在线风机的3倍，而对于各个主控PLC来说需要同时和备用风机以及在线风机建立通道，各个系统的程序都需要改动，在不影响正常生产的前提下是不可能实现的。为此，我们让备用风机只与在线风机建立数据交换通道，在备用风机投入状态下使用原风机的通道与其他主控PLC进行通讯，如图6，这样大大降低了改造对于各个主控PLC的影响，也降低了改造的风险。


图6：数据通道实现

经过实际的应用测试，此方法稳定可靠的实现了备用风机对于不同网段上的在线风机的备用，并保证了转炉生产的连续性。

4、结束语

通过此次改造，济钢第三炼钢厂备用一次抽引风机顺利投入使用，为第三炼钢厂稳产高产打下了坚实的基础。如何更加灵活高效的运用现有的自动化控制平台，最大化的发挥其作用成为我们下一步要研究的主要课题。