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利用QUANTUM自動控制平臺實現備用風機跨網段控制

時間：2010-06-08 13:18:05來源：xuliyuan

導語：?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。

摘要：在濟鋼第三煉鋼廠備用一次抽引風機的項目中，我們利用現有的QUANTUM自動化控制平臺實現了備用風機的跨網段控制，使備用風機實現對不同網段上的3臺在線風機的實時備用。

關鍵詞：網段、控制、風機、在線

Using Quantum automation panel to controlling backup fan

In different network

ZHANG Xitao

(NO.3 Steel-making plant of Jigang Ltd. Co., Jinan 250101, China )

Abstract: When we build our backup fan in NO.3 Steel-making plant of Jigang Ltd. Co., we use Quantum automation panel to controlling the backup fan in different network .It come true when the online fan have some trouble , the backup fan will immediately working.

Key word: network、control、fan、online

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。

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 Unity 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

3號轉爐光纖冗余環網（172.17.48.XX）

1號轉爐光纖冗余環網（172.16.57.XX）

2號轉爐光纖冗余環網（172.17.48.XX）

二級交換設備（網關）

圖1：實際環網拓撲結構

3座轉爐的一次抽引風機的自動化控制均由Quantum平臺實現，由圖1可見，3座轉爐一次抽引風機分別隸屬于3個不同的光纖冗余環網當中，其網段分別為172.16.57.XX和172.17.48.XX。

新上的備用風機控制PLC要實現與172.16.57.XX和172.17.48.XX兩個網段的其他控制PLC(氧槍系統、汽化系統等)的數據交換，這樣在備用風機中的一個通訊寄存器就必須面臨兩個不同網段PLC的讀寫，同樣也要讀寫不同網段中各個相關PLC的寄存器。

3、 2利用QUANTUM自動控制平臺實現

3、2、1硬件環境的搭建

在一般的Quantum硬件組態中，一個系統主站只設置一塊NOE網絡模板用以實現工業以太網通訊，但我們此次要求特殊，為此我們借鑒計算機雙網卡跨網段的方式，在一個Quantum主站中放置兩塊NOE網絡模塊。實現如圖2所示的拓撲結構：

3號轉爐光纖冗余環網（172.17.48）

1號轉爐光纖冗余環網（172.16.57）

2號轉爐光纖冗余環網（172.17.48）

二級交換設備（網關）

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。