基于PLC的GateWay技術(shù)在轉(zhuǎn)爐自動化中的應(yīng)用

王軼

（濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司自動化部，山東 濟(jì)南 250101）

基于PLC的GateWay技術(shù)在轉(zhuǎn)爐自動化中的應(yīng)用

王軼

（濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司自動化部，山東 濟(jì)南 250101）

濟(jì)鋼210 t轉(zhuǎn)爐自動化系統(tǒng)以Control Logix系列PLC為硬件，采用Control Logix5561 CPU，軟件采用RSLogix5000 V16.0，建立L2級和L1級系統(tǒng)之間網(wǎng)關(guān)，保證了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)自動化控制中不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的快速、安全、準(zhǔn)確傳遞。

網(wǎng)關(guān)；PLC；轉(zhuǎn)爐自動化；GateWay技術(shù)

1 前言

濟(jì)鋼210 t轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)線轉(zhuǎn)爐作業(yè)區(qū)包括爐體傾動、氧槍、本體儀表吹煉、汽化冷卻、副槍和投料等系統(tǒng)，外圍系統(tǒng)包括LT干法除塵、皮帶上料、鐵水倒灌站、KR脫硫站、爐后CAS站以及后續(xù)的LF精煉爐和RH精煉爐等。該轉(zhuǎn)爐自動化系統(tǒng)采用SDM靜動態(tài)模型，L2級模型系統(tǒng)需要及時、準(zhǔn)確地獲取L1級數(shù)據(jù)，同時下發(fā)冶煉指令到L1級，且各L1級子系統(tǒng)之間也需要獲取相關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)。在轉(zhuǎn)爐吹煉操作時，傾動、氧槍、副槍、投料等系統(tǒng)同時參與控制才能完成終點(diǎn)鋼水成分和溫度控制，副槍需要傾動的爐體狀態(tài)數(shù)據(jù)、儀表的吹氧量數(shù)據(jù)，傾動系統(tǒng)需要副槍動作的狀態(tài)，L2級需要隨時與氧槍、本體、副槍和投料系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)，以獲得當(dāng)前的冶煉信息，并通過模型計(jì)算，下發(fā)新的槍位、吹氧量、加料指令以及給副槍測量觸發(fā)信號等。系統(tǒng)對數(shù)據(jù)通訊的傳輸速度、數(shù)據(jù)的精確性和可靠性以及網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性都提出很高的要求。為此，在轉(zhuǎn)爐自動化系統(tǒng)中采用基于Control Logix系列PLC的GateWay網(wǎng)關(guān)技術(shù)。

2 網(wǎng)關(guān)的實(shí)現(xiàn)

轉(zhuǎn)爐自動化系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)采用Rockwell的PLC作為硬件載體，CPU采用Control Logix5561，1個Control-Net通訊模塊1756-CNB用于L1級PLC通信，1個以太網(wǎng)模塊1756-ENBT負(fù)責(zé)與L2級通信，軟件采用RSLogix5000 V16.0，使用梯形圖編程。網(wǎng)絡(luò)配置如圖1所示，GateWay介于L2級和L1級系統(tǒng)之間，接收L2級的指令數(shù)據(jù)下發(fā)給指定的L1級子系統(tǒng)，同時將L1級數(shù)據(jù)上傳至L2級，必要時也可完成L1級系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。GateWay與L2之間通過以太網(wǎng)連接，與L1級通過ControlNet方式連接。

GateWay網(wǎng)關(guān)與L2級之間以Control Logix提供的MSG消息服務(wù)來完成數(shù)據(jù)的傳遞，L2級一側(cè)運(yùn)行PLC的驅(qū)動(由Delphi7開發(fā))，負(fù)責(zé)解析GateWay網(wǎng)關(guān)發(fā)送來的數(shù)據(jù)包，轉(zhuǎn)換成模型系統(tǒng)需要的格式后存儲在L2級Oracle數(shù)據(jù)庫中，同時將L2級下發(fā)的指令轉(zhuǎn)換成MSG格式后發(fā)給GateWay網(wǎng)關(guān)。

圖1 轉(zhuǎn)爐自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置

以L2級獲取本體儀表系統(tǒng)的氧流量（Actual Oxygen Flow Rate）為例建立通訊連接。

1）建立Message結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽。在Control Logix的用戶自定義數(shù)據(jù)類型中建立Message結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽，如圖2所示，用于記錄指令的通訊組態(tài)和執(zhí)行情況。在Message結(jié)構(gòu)中，每一個成員數(shù)據(jù)類型可根據(jù)通訊數(shù)據(jù)內(nèi)容定義，此處數(shù)據(jù)為模擬量，定義為DINT，完成結(jié)構(gòu)類型的定義后，將在通訊程序段建立的標(biāo)簽分配給某條MSG指令。

圖2 Message結(jié)構(gòu)定義

對MSG進(jìn)行組態(tài)。進(jìn)入MSG組態(tài)界面，由于L1級也采用了同系列PLC，此處將MSG類型設(shè)置為CIP Data Table Read/ Write，表示此MSG對Control Logix控制器進(jìn)行讀寫，再設(shè)置源數(shù)據(jù)和目標(biāo)數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)源的數(shù)量。

2）數(shù)據(jù)讀取。完成MSG的組態(tài)后，可在程序段中編寫數(shù)據(jù)的讀寫指令，首先從L1級PLC讀取需要的數(shù)據(jù)至緩沖區(qū)。為了提高系統(tǒng)的通訊效率，采用了時間戳觸發(fā)方式來判斷目前的數(shù)據(jù)是否為新的數(shù)據(jù)，即通訊的PLC之間采用Trigger脈沖計(jì)數(shù)，發(fā)送方判斷為新的數(shù)據(jù)時給Trigger加1，接收方PLC收到變化的Trigger值時刷新數(shù)據(jù)，這樣避免了頻繁交換舊數(shù)據(jù)帶來的通訊負(fù)荷。

3）數(shù)據(jù)發(fā)送。當(dāng)接收到新數(shù)據(jù)時，將新的數(shù)據(jù)MOV到發(fā)送緩沖區(qū)，等待L2級讀取。同樣，Gate-Way讀取L2級發(fā)送來的數(shù)據(jù)到接收緩沖區(qū)，再轉(zhuǎn)發(fā)L1級PLC。而各L1級系統(tǒng)之間的通訊，由于并未涉及與L2的數(shù)據(jù)交換，采用各L1級之間的直接MSG通訊，減少了由GateWay中轉(zhuǎn)帶來的通訊延遲。在特殊情況下，也可通過GateWay來完成數(shù)據(jù)傳遞。

3 結(jié)語

轉(zhuǎn)爐自動化系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)以PLC作為硬件，穩(wěn)定性好，以Message方式通訊，具有響應(yīng)快、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，且采用了Trigger時間戳來辨識數(shù)據(jù)的刷新，降低了無效數(shù)據(jù)交換造成資源浪費(fèi)，減輕了系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，便于故障查找和維護(hù)。應(yīng)用過程中，通過對GateWay網(wǎng)關(guān)PLC數(shù)據(jù)的在線監(jiān)控，多次查找出系統(tǒng)的故障原因，保證了濟(jì)鋼210 t轉(zhuǎn)爐穩(wěn)定運(yùn)行。

Application of the GateWay Technique Based on PLC in Converter Automation

WANG Yi
（The Automation Department of Jinan Iron and Steel Group Corporation,Jinan 250101,China）

Jinan Steel used the Control Logix series PLC as hardware,Control Logix5561 CPU and RSLogix5000 V16.0 as software in the 210 t converter automation system,establishing the gateway between systems in L1 level and L2 level,insuring the data between different systems in the converter automation system transferring fast,safely and accurately.

gateway;PLC;converter automation;GateWay technique

TP393.03

A

1004-4620（2011）04-0054-01

2011-05-23

王軼，男，1981年生，2005年畢業(yè)于江西理工大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)。現(xiàn)為濟(jì)鋼自動化部助理工程師，從事鋼鐵生產(chǎn)過程的自動化系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)工作。