工業以太網通訊在堆取料機上的應用

朱永昌 劉明珠

（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110027）

1 概述

堆取料機是現代化工業大宗散狀物料連續裝卸的高效設備，目前已經廣泛應用于港口、碼頭、冶金、水泥、鋼鐵廠、焦化廠、儲煤廠、發電廠等散料（礦石、煤、焦碳、砂石）存儲料場的堆取作業。本文內容所涉及的圓形料場堆取料機，廣泛應用于發電廠的原煤堆料及取料作業。某電廠使用的堆取料機采用SIEMENS S7-300系列PLC進行機上系統控制。中控室DCS同樣采用SIEMENS S7-300系列PLC。在正常生產過程中，堆取料機需要將中控室需要的堆取料機狀態及運行信號（堆取料機運行，堆取料機備妥，堆取料機故障等）送至中控。同樣，中控室也需要將堆取料機安全運行所需要的連鎖信號（地面皮帶機運行，中控室運行自動運行等）送至堆取料機機上。信號如表1所示。

表1

按照設計院原設計要求，信號采用硬接線方式，由堆取料機機上PLC系統將儀表信號輸出給中控PLC系統。同理，由中控將儀表信號輸出給堆取料機PLC系統。如圖1所示。

圖1 原設計儀表接線示意圖

但是，采用這種接線方式來達到信號交換，要求每個信號都要一根儀表信號線，這種接線方式有以下幾點弊端：占用PLC系統的I/O資源，增加硬件配置，如I/O模塊及信號隔離裝置，費用較高。堆取料機PLC系統與中控室PLC系統之間要放16根儀表信號線，并有盤后儀表配線工作，施工量較大。硬件安裝，配線，回路測試要花費較長的時間，占用系統停機時間較長。

2 PLC以太網通訊解決方案及硬件組態

2.1 PLC以太網通訊解決方案

根據機上及中控室PLC系統都有以太網模塊CP343-1（型號：6GK7 343-1EX11-0XE0）組成各自的以太網通訊方式與上位機進行數據通信。而且該型號以太網模塊支持兩套PLC系統之間的讀寫操作，采用以太網通訊方式代替儀表硬接線來達到工藝要求，如圖2所示。

圖2 PLC以太網通訊解決方案

2.2 以太網硬件組態步驟

首先進行硬件組態。定義兩套PLC系統以太網模塊CP343-1的以太網IP（不能相同，但需要在同一網段）。

堆取料機機上PLC系統以太網模塊以太網IP：192.168.0.10

子網掩碼：255.255.255.0

中控室PLC系統以太網模塊以太網IP：192.168.0.20

子網掩碼：255.255.255.0

在西門子STEP7軟件的網絡配置NetPro中，對CPU314-2DP模塊插入一個新的網絡連接，并設定鏈接類型為ISO-on-TCP connection或者 TCP connection或者UDP connection或者ISO Transport connection，點擊OK后，彈出鏈接屬性窗口，使用該窗口的默認值，并根據該對話框右側信息進行后面程序塊參數設定。如圖3所示。

圖3 網絡配置畫面

定義網絡通信的ID，一個網絡連接用一個ID號，PLC軟件根據不同的ID號來判斷不同的網絡連接，如圖4所示。

圖4 定義網絡通信ID號對話框

定義完網絡配置后，將網絡配置下載到PLC中，如圖5所示。

圖5 下載對話框

圖6

圖7

兩套PLC控制系統的交換機之間接入5類以太網線。由于網絡交換機是自適應的，因此，網線水晶頭可按T568A或者T568B壓接。本次使用T568B標準壓接，顏色順序一次為：白橙、橙、白綠、藍、白藍、綠、白棕、棕。至此，系統硬件組態機網絡配置已經完成。

3 PLC軟件設計

STEP7中調用系統功能塊FB12和FB13及建立DB文件完成通訊程序編制。如圖6和圖7所示。

DB11為數據的發送區域，DB12為數據的接收區域。將兩套PLC系統的DB11和DB12內的地址相對應，即可完成了兩套PLC系統間所需數據的交換。

結語

由于采用了網絡通訊方式，避免了繁瑣的放線，接線，校線及回路測試工作。縮短了工程施工的周期，減少了成本。在生產使用中，兩套PLC系統同時得到了可靠的數據，較好的滿足了工藝要求。另外，在使用以太網模塊通訊中，還應注意以下問題：選擇合適的PLC以太網通訊的通訊模塊。以太網通訊指令極大的增加了PLC程序的運算循環周期，可能對一些高速計數功能的程序段產生一定的影響。對上位機快速數值采集功能也有一定的影響。要比較采用以太網通訊前后的運行周期，確保系統的及時響應功能。

[1]曹鵬.工業以太網在全鋼載重子午輪胎成型機的應用[J].科技致富向導，2013.