TURCK現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在煉鐵高爐系統中的應用

一、引言

　　工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是近幾年自動(dòng)化行業(yè)最為關(guān)注的技術(shù)之一，給各行各業(yè)的自動(dòng)化控制技術(shù)帶來(lái)了一次質(zhì)的飛躍。

　　現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統（FieldbusControlSystem，FCS）是由各種現場(chǎng)儀表通過(guò)互連與控制室內人機界面所組成的系統;一個(gè)全分散、全數字化、全開(kāi)放和可互操作的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制系統。它使過(guò)程控制領(lǐng)域的自動(dòng)化裝置由DCS向FCS過(guò)渡，DDC（直接數字控制）功能將徹底分散到現場(chǎng)，使先進(jìn)的現場(chǎng)設備管理功能得以實(shí)現?，F場(chǎng)總線(xiàn)已廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域，如電力監控、能源管理、自動(dòng)測試系統等等。

　　我廠(chǎng)1#高爐生產(chǎn)主要由高爐系統、卷?yè)P系統及槽下部分等構成，生產(chǎn)工藝復雜，分散點(diǎn)多，環(huán)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(dòng)化系統非常龐雜，故障率高，維護量大。將開(kāi)放、成熟的德國TURCK公司的工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)應用到高爐生產(chǎn)中去，在我廠(chǎng)取得了良好的效果。

二、現場(chǎng)總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)

　　德國TURCK公司開(kāi)發(fā)的工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)是現場(chǎng)儀表、設備與控制室系統之間的一種開(kāi)放、全數字化、雙向通信與多站的通信系統。這次我煉鐵廠(chǎng)1#高爐大修選用TURCK公司的工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)，可避免幾十個(gè)檢測點(diǎn)和控制點(diǎn)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(chǎng)儀表，增加了系統的安全性和可靠性。

　　采用現場(chǎng)總線(xiàn)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

　?。?）采用IP67的防護等級，使之完全適合高爐現場(chǎng)的惡劣環(huán)境。

　?。?）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;

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

　?。?）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;

　?。?）組態(tài)簡(jiǎn)單，安裝、運行、維護簡(jiǎn)便;

三、1#高爐大修工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)的組態(tài)方式

　　為使TURCK公司開(kāi)發(fā)的工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)產(chǎn)品更好地應用到生產(chǎn)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?yè)P及槽下部分組成。每個(gè)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(lián)系。

　　為此，以上各個(gè)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(xiàn)接口串接一條工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)到各自所負責的區域。子站通過(guò)各自的總線(xiàn)采集現場(chǎng)的實(shí)時(shí)數據進(jìn)行處理及控制。這樣，就可以使復雜的高爐生產(chǎn)系統分成部分總線(xiàn)來(lái)設計，避免總線(xiàn)的連接過(guò)于復雜，有利于工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)優(yōu)勢的發(fā)揮。

　?。?）與AC800F的總線(xiàn)接口

　　AC800F支持工業(yè)總線(xiàn)Profibus-DP協(xié)議，具有很強的擴展性，機架上掛接一塊總線(xiàn)接口模板，利用Profibus-DP協(xié)議來(lái)完成從工業(yè)總線(xiàn)上采集數據、傳遞信息的任務(wù)，控制現場(chǎng)設備的運行。通過(guò)Turck公司提供的GSD文件來(lái)完成對總線(xiàn)的配置。

　?。?）總線(xiàn)的連接方式

　　為了符合高爐生產(chǎn)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(guò)隔離器，經(jīng)總線(xiàn)電纜連至PLC。模板地址由保護蓋下的兩個(gè)旋鈕開(kāi)關(guān)來(lái)設定，它可設定為0—99。

　　Profibus-DP總線(xiàn)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(zhuān)用電纜：

　　a.電源電纜

　　采用一棵專(zhuān)用的電源電纜為各總線(xiàn)模塊供電，通過(guò)總線(xiàn)供電單元來(lái)實(shí)現。對現場(chǎng)的智能化儀表進(jìn)行供電。每個(gè)模塊上均有一個(gè)綠/紅的指示燈（LED）指示ON狀態(tài)或短路狀態(tài)，易于觀(guān)察和查找故障。

　　b.總線(xiàn)電纜

　　使用Profibus-DP協(xié)議進(jìn)行通訊的專(zhuān)用總線(xiàn)通訊電纜，采用先進(jìn)的全屏蔽設計，以防止信號的干擾。它把分散在現場(chǎng)的各個(gè)模塊連接在一起，共用一條總線(xiàn)，以數字方式進(jìn)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(xié)調。

四、應用效果及未來(lái)展望

　　采用現場(chǎng)總線(xiàn)避免了大量的點(diǎn)到點(diǎn)的電纜敷設，降低了線(xiàn)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(chǎng)的生產(chǎn)帶來(lái)了直接的經(jīng)濟效益，收到了良好效果。