基于網絡通信的高爐噴煤智能控制系統

摘 要：本文介紹了高爐噴煤智能控制系統的網絡構成及實現，解決了傳統高爐噴煤控制系統采用物理連接方式之間進行數據交換所存在的問題。實踐證明，該控制系統通信速率高、數據傳輸穩定，控制線路簡單，進一步提高了高爐噴煤的自動控制水平。

關鍵詞：高爐噴煤；智能控制；網絡通信

高爐噴煤對現代高爐煉鐵技術來說是一項重要的技術革命。高爐噴煤技術發展很快，自動控制水平在不斷提高。如何將智能通信技術更好的融合到自動控制中，這不僅是各自動化廠商所追求的目標，也是各高爐噴煤用戶所希望達到的要求。本文重點涉及高爐噴煤智能控制系統。

1 傳統控制方式

高爐噴煤傳統的控制方式采用物理連線的方式交換信號，即給煤機儀表、給煤機變頻器和引風機變頻器與PLC之間分別通過物理連線的方式交換信號，給煤機儀表輸出瞬時流量信號（4-20mA）給PLC，PLC輸出設定值信號（4-20mA）給給煤機儀表；PLC輸出4-20mA信號給引風機變頻器，從而控制引風機的轉速。這種傳統控制方式在信號交換過程中帶來了通信速率低，數據傳輸不穩定，控制線路較為繁雜，而且成本高的問題。

2 智能通信方案

高爐噴煤智能控制系統，主要包括系統監控、系統數據處理、系統控制；其中系統監控端包括多個PC終端，系統數據處理端為多個PLC控制器，系統控制包括多個給煤機稱重儀表、給煤機變頻器以及引風機變頻器等。PC終端通過工業以太網與PLC控制器連接，給煤機稱重儀表通過串口通信模塊采用RS485通信方式與PLC控制器之間進行數據交互，遠程I/O模塊（如ET200）、給煤機變頻器以及引風機變頻器等通過Profibus-DP協議與PLC控制器進行數據傳輸，系統具體通信網絡如圖1所示。

PLC控制器從給煤機變頻器VVVF、引風機變頻器VVVF讀取狀態信號（運行、反饋頻率、電流等），將這些信號送往PC終端。PC終端據此可以發送指令（啟停、控制頻率等）到PLC控制器，經過PLC控制器運算，由PLC控制器傳送至給煤機變頻器、引風機變頻器，控制給煤機變頻器、引風機變頻器的運轉。

PLC控制器作為主站，從給煤機稱重儀表DXK讀取信號（運行、手/自、瞬時流量、累計流量等），將這些信號送往PC終端。PC終端據此可以發送指令（流量設定）到PLC控制器，由PLC控制器直接傳送至給煤機稱重儀表。

3 通信實現

在此以淮鋼噴煤控制系統為例，淮鋼噴煤配置為：2臺定量敞開式給煤機和1臺定量封閉式給煤機。新增1臺280KW引風機，采用6SE70變頻器控制。

3.1 變頻器與PLC之間的DP通信

本系統共有4臺變頻器，均為西門子變頻器，其中3臺為MM440（6SE6440-2UD23-0BA1），1臺為6SE70（6SE7036-0EK60）。通過西門子通信配置完成變頻器與PLC（6ES7 414-2XK05-0AB0）之間的DP通信，具體通信配置如圖2所示。

根據控制要求，通信子程序如圖3所示。

3.2 儀表與PLC之間的RS485通信

本系統共有3臺給煤機儀表，型號均為DXK。通過使用串口通信模塊CP440完成儀表與PLC之間的RS485通信。要通過CP440通訊模塊實現同DXK儀表之間的通訊，PLC程序的設計主要包括讀數據命令程序、寫數據命令程序、故障處理程序設計以及對讀取到的數據進行處理的程序等。主程序流程圖如圖4所示。

3.2.1 CP440讀數據程序的設計

系統有3塊儀表，在此采用輪詢的方式訪問每塊儀表，而對于發送讀取數據的DB塊僅是儀表地址和BCD校驗碼不相同，因此，所有的儀表采用一個相同的DB塊來執行，根據不同的儀表號修改相應的BCD校驗碼和儀表地址。

儀表地址的修改采用循環時間和計數方式來實現。每次循環，儀表號加1，直到3為止，然后回到地址1重復執行。數據傳送由寫操作和讀操作組成，具體程序如圖5、圖6所示。

3.2.2 CP440寫數據程序的設計

由于系統對儀表進行寫數據操作不是一個連續的過程，只是在需要的時候才發送命令到儀表中，因此，發送寫數據程序不能采用連續調用方式，而是采用脈沖調用方式，同時在發送寫數據命令時，一定要屏蔽讀數據命令的發送。寫數據PLC程序設計如圖7所示。

對于寫數據命令程序塊，主要完成填寫BCD碼計算、儀表地址的修改和設置數據的填寫，最后調用發送相應功能塊將數據發送到對應的儀表。

4 結論

該控制系統主要設備之間均采用通信方式進行交換數據，而從解決傳統控制系統采用物理連線的方式進行數據交換所存在的問題。實踐證明：該控制系統運行穩定、數據交換更加可靠、控制過程更加簡單、控制成本更為降低，從而進一步提高了淮鋼噴煤智能控制水平，同時，對于同類項目也具有較大的推廣價值。

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