TURCK現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在煉鐵高爐系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、引言

　　工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(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)帶來了一次質(zhì)的飛躍。

　　現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FieldbusControlSystem，F(xiàn)CS）是由各種現(xiàn)場(chǎng)儀表通過互連與控制室內(nèi)人機(jī)界面所組成的系統(tǒng);一個(gè)全分散、全數(shù)字化、全開放和可互操作的生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)。它使過程控制領(lǐng)域的自動(dòng)化裝置由DCS向FCS過渡，DDC（直接數(shù)字控制）功能將徹底分散到現(xiàn)場(chǎng)，使先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理功能得以實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)總線已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如電力監(jiān)控、能源管理、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等等。

　　我廠1#高爐生產(chǎn)主要由高爐系統(tǒng)、卷揚(yáng)系統(tǒng)及槽下部分等構(gòu)成，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，分散點(diǎn)多，環(huán)境條件特殊，對(duì)電氣設(shè)備的要求非常高，這就造成了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)非常龐雜，故障率高，維護(hù)量大。將開放、成熟的德國TURCK公司的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用到高爐生產(chǎn)中去，在我廠取得了良好的效果。

二、現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)

　　德國TURCK公司開發(fā)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線是現(xiàn)場(chǎng)儀表、設(shè)備與控制室系統(tǒng)之間的一種開放、全數(shù)字化、雙向通信與多站的通信系統(tǒng)。這次我煉鐵廠1#高爐大修選用TURCK公司的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，可避免幾十個(gè)檢測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn)的檢測(cè)信號(hào)匯集到DCS的入口處所造成的信號(hào)堵塞，從而把60%以上的控制功能下放到現(xiàn)場(chǎng)儀表，增加了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

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

　　（1）采用IP67的防護(hù)等級(jí)，使之完全適合高爐現(xiàn)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(jié)省了主控室的空間;

　?。?）由于免去了D/A及A/D轉(zhuǎn)換的過程，使信號(hào)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(zhí)行器中去，使控制周期大為縮短。目前可以從DCS的每秒調(diào)節(jié)2-3次增加到每秒10-20次，從而改善了調(diào)節(jié)性能;

　?。?）組態(tài)簡單，安裝、運(yùn)行、維護(hù)簡便;

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

　　為使TURCK公司開發(fā)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品更好地應(yīng)用到生產(chǎn)中去，必須使之與高爐AC800F系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起。

　　1#高爐系統(tǒng)由高爐、卷揚(yáng)及槽下部分組成。每個(gè)部分都負(fù)責(zé)一定的區(qū)域，它們之間既相互獨(dú)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(dú)立的子站控制系統(tǒng)，且從各自的子站總線接口串接一條工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線到各自所負(fù)責(zé)的區(qū)域。子站通過各自的總線采集現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及控制。這樣，就可以使復(fù)雜的高爐生產(chǎn)系統(tǒng)分成部分總線來設(shè)計(jì)，避免總線的連接過于復(fù)雜，有利于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。

　?。?）與AC800F的總線接口

　　AC800F支持工業(yè)總線Profibus-DP協(xié)議，具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，機(jī)架上掛接一塊總線接口模板，利用Profibus-DP協(xié)議來完成從工業(yè)總線上采集數(shù)據(jù)、傳遞信息的任務(wù)，控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行。通過Turck公司提供的GSD文件來完成對(duì)總線的配置。

　?。?）總線的連接方式

　　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(hù)”方式，通過隔離器，經(jīng)總線電纜連至PLC。模板地址由保護(hù)蓋下的兩個(gè)旋鈕開關(guān)來設(shè)定，它可設(shè)定為0—99。

　　Profibus-DP總線由M12eurofast@接插件連接，電源由5針7/8ˊˊminifast@接插件連接。如圖所示：

　　其中有二根專用電纜：

　　a.電源電纜

　　采用一棵專用的電源電纜為各總線模塊供電，通過總線供電單元來實(shí)現(xiàn)。對(duì)現(xiàn)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)，易于觀察和查找故障。

　　b.總線電纜

　　使用Profibus-DP協(xié)議進(jìn)行通訊的專用總線通訊電纜，采用先進(jìn)的全屏蔽設(shè)計(jì)，以防止信號(hào)的干擾。它把分散在現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)模塊連接在一起，共用一條總線，以數(shù)字方式進(jìn)行通信與傳送，能夠達(dá)到信息的采集、傳輸，處理最佳的集成與協(xié)調(diào)。

四、應(yīng)用效果及未來展望

　　采用現(xiàn)場(chǎng)總線避免了大量的點(diǎn)到點(diǎn)的電纜敷設(shè)，降低了線路敷設(shè)設(shè)計(jì)的難度和施工的復(fù)雜性，節(jié)省了投資、安裝、調(diào)試及維護(hù)的費(fèi)用，為我廠的生產(chǎn)帶來了直接的經(jīng)濟(jì)效益，收到了良好效果。