宣鋼大型燒結(jié)機(jī)控制系統(tǒng)RIO網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究

【摘要】在宣鋼1#360 M2大型燒結(jié)機(jī)電控系統(tǒng)RIO網(wǎng)絡(luò)升級(jí)優(yōu)化中，我們通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)工作環(huán)境認(rèn)知和階段性處理的研究應(yīng)用、通過(guò)UNITY程序參數(shù)的精細(xì)設(shè)置改善硬件網(wǎng)絡(luò)適配性研究應(yīng)用、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)干擾的快速偵測(cè)技術(shù)的研究應(yīng)用和遠(yuǎn)程RIO網(wǎng)絡(luò)實(shí)施光纖總線自愈環(huán)形結(jié)構(gòu)選型改造的研究應(yīng)用，成功解決和排除了RIO網(wǎng)絡(luò)的干擾問(wèn)題，使RIO網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更趨合理，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間迅速，自動(dòng)化運(yùn)行率達(dá)到99.7%，為燒結(jié)礦的品質(zhì)和產(chǎn)量提高打下了夯實(shí)的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】RIO；燒結(jié)機(jī)；QUANTUM；PLC

概述

宣鋼1#、2#360m2燒結(jié)機(jī)的原料準(zhǔn)備系統(tǒng)、破碎系統(tǒng)，整粒篩分系統(tǒng)為共用系統(tǒng)，均由一期自動(dòng)化系統(tǒng)控制，360m2燒結(jié)機(jī)一期自控系統(tǒng)選型為法國(guó)施耐德公司的昆騰QUANTUM系列產(chǎn)品，網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議為S908，使用的通訊介質(zhì)為同軸電纜RG11和RG6型，一期自控系統(tǒng)投用使用以后曾多次出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)現(xiàn)象，在檢查后發(fā)現(xiàn)在原料變電和配料變電之間、配料變電至整粒變電之間的電纜距離過(guò)長(zhǎng)，約合1400米，且所帶從站過(guò)多達(dá)到23個(gè)遠(yuǎn)程RIO分站，PLC和電氣設(shè)備同處一個(gè)變電所，電氣設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)的干擾源電磁干擾強(qiáng)烈，極易造成網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定。360m2二期燒結(jié)機(jī)投用后，各種電器設(shè)備比一期增加近一倍，僅配料變電室一二期變頻器總計(jì)為56臺(tái)套，低壓柜有30多面，電磁干擾強(qiáng)度大增，加劇了PLC控制柜通訊CRP和CRA模件雙網(wǎng)報(bào)錯(cuò)的頻率。RIO通訊網(wǎng)絡(luò)故障頻發(fā)，是威脅生產(chǎn)穩(wěn)定的最大隱患，一旦通訊中斷，將中斷整條燒結(jié)生產(chǎn)線，并影響下游1#和2#高爐正常穩(wěn)定生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)效益損失，只有將控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)盡快改造，才能保證360m2燒結(jié)機(jī)的正常生產(chǎn)。

一、改造前網(wǎng)絡(luò)狀況

原系統(tǒng)主CPU與遠(yuǎn)程站RIO之間通訊協(xié)議采用S908，施耐德專有通訊協(xié)議，全程通過(guò)施耐德專用同軸電纜RG6和RG11型作為通訊介質(zhì)，這兩種同軸電纜都是標(biāo)準(zhǔn)305米，而實(shí)際在360燒結(jié)機(jī)原料、配料、整粒、主控變電室之間距離都較遠(yuǎn)，均在350-450M左右，且有大量的變頻器設(shè)備，干擾源較多，施工中間在站間用分支器對(duì)2截同軸電纜都做了接頭，更加大了通訊數(shù)值在同軸電纜的信號(hào)衰減。

二、RIO網(wǎng)絡(luò)外圍環(huán)境因素的不斷認(rèn)知和階段性處理

我技術(shù)維護(hù)人員通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)期的對(duì)網(wǎng)絡(luò)外圍環(huán)境因素的不斷認(rèn)知和排查處理，切斷外圍干擾源以保證自控系統(tǒng)的運(yùn)行。

①為了抑制附加在電源及輸入端、輸出端的干擾，各個(gè)機(jī)柜接專用地線，并且接地點(diǎn)要與其它設(shè)備分開(kāi)。同時(shí)，對(duì)所有遠(yuǎn)程I/O控制機(jī)柜進(jìn)行測(cè)試均小于1.5歐姆，符合要求，基本排除了因該問(wèn)題導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)的可能性。

②施耐德要求整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的衰減不能超過(guò)35 Db，為保證阻抗匹配我們?cè)贏＼B主干纜所有開(kāi)放的分站和終端安裝使用了75Ω終端電阻。

③PLC自控系統(tǒng)最終目是實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備監(jiān)視和控制，通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)量輸出，模擬量輸入/出信號(hào)進(jìn)行逐一檢查，確保所有模擬量信號(hào)都經(jīng)過(guò)信號(hào)隔離模塊進(jìn)行信號(hào)凈化處理，所有開(kāi)關(guān)量信號(hào)都經(jīng)過(guò)繼電器進(jìn)行有效隔離。

④根據(jù)當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的具體現(xiàn)狀，特別針對(duì)波動(dòng)最劇烈的整粒篩分部分，對(duì)整粒部分網(wǎng)絡(luò)連接更換新的分支器（MA-0185-100 B），并將原有整粒站內(nèi)主網(wǎng)絡(luò)連接同軸電纜單層屏蔽RG6型，更換為雙層屏蔽RG11型，并將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行街頭清掃、緊固、重新安裝等，更換過(guò)程中對(duì)原有小于2.5米的站間纜更換為大于3米延長(zhǎng)RG11纜，以減小 RIO 分站適配器中產(chǎn)生誤差。

三、RIO網(wǎng)絡(luò)改造方案設(shè)計(jì)

本次網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化改造前，我方人員通過(guò)同施耐德總部技術(shù)人員交流，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的重復(fù)勘測(cè)、確認(rèn)，決定使用光纖作為傳輸介質(zhì)代替原有的同軸電纜。先期通過(guò)搭建臨時(shí)光纖，組成了由主控控制室到整?？刂剖业膶?shí)驗(yàn)光纖網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行了4個(gè)方案的測(cè)試，最終決定實(shí)施光纖環(huán)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，將原有長(zhǎng)距離（即站與站之間）的同軸電纜更換為光纖，通過(guò)光纖中繼器（490NRP95400），進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并在每個(gè)變電站的最后一個(gè)I/O分站后加裝終端電阻。將原總線傳輸結(jié)構(gòu)，增加兩條新線路，即整粒變電站至主控控制室之間，更改為環(huán)形網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)，這樣即使中間某一個(gè)設(shè)備或線路出現(xiàn)故障，其他變電站依舊可以保證正常通訊。

四、UNITY軟件的配置和調(diào)試

A.使用 Unity Pro 進(jìn)行配置和編程

Unity Pro IP網(wǎng)絡(luò)硬件配置參數(shù)添加應(yīng)用于遠(yuǎn)程RIO機(jī)架中的光纖中繼器（140490 NRP95400），設(shè)置勾選 RSTP 項(xiàng)，默認(rèn)值為0，需要修改設(shè)置值為4096，它便可響應(yīng)帶有冗余接線的網(wǎng)絡(luò)，以便在發(fā)生通訊中斷（例如，電纜斷損或設(shè)備無(wú)法操作）時(shí)，遠(yuǎn)程 I/O 通訊能夠自動(dòng)找到備用路徑。此方法不需要您手動(dòng)啟用或禁用通訊路徑。在熱備系統(tǒng)中， RSTP 橋接器優(yōu)先級(jí)適用于A網(wǎng)。如果隨意更改此參數(shù)可能會(huì)影響子環(huán)路診斷、I/O 確定性和A/B網(wǎng)絡(luò)切換恢復(fù)時(shí)間。

B.S908總線的自啟動(dòng)

加載光纖中繼器（140490NRP95400）后，當(dāng)CPU啟動(dòng)或者停止循環(huán)掃描時(shí)，S908協(xié)議有時(shí)會(huì)有不啟動(dòng)現(xiàn)象，表現(xiàn)為偵測(cè)不到全部遠(yuǎn)程RIO或者部分RIO站可被掃描運(yùn)行。解決此問(wèn)題還需要作如下改動(dòng)：在程序MAST任務(wù)中對(duì)S908控制字輸出第9字第2位在CPU啟動(dòng)的初100毫秒進(jìn)行復(fù)位0，100毫秒后置位為1。

五、網(wǎng)絡(luò)干擾的快速偵測(cè)技術(shù)

A.在熱備系統(tǒng)程序中我們通過(guò)診斷 140 CRP932 00 模塊 DDT 中的 REDUNDANCY_STATUS位來(lái)監(jiān)控遠(yuǎn)程 I/O主環(huán)路中的中斷，并做趨勢(shì)記錄，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)到至少持續(xù)了3 以上的主環(huán)路電纜斷開(kāi)并在此位中報(bào)告。在 REDUNDANCY_STATUS 位中：0：電纜斷開(kāi)或設(shè)備已停止；1：回路存在且運(yùn)行正常。

B.顯式和隱式消息傳送：140 CRP 932 00模塊會(huì)使用通過(guò)各個(gè)光纖中繼器（140490 NRP95400）的顯式消息從網(wǎng)絡(luò)上的140 CRA 932 00模塊或設(shè)備獲取診斷信息。此診斷信息會(huì)記錄于C盤log文件，用于施耐德工程師的研判診斷，顯式消息會(huì)尋址到DRS以獲取和顯示診斷信息。

六、總結(jié)

宣鋼1#360 M2大型燒結(jié)機(jī)電控系統(tǒng)改造優(yōu)化完成至今，自動(dòng)化運(yùn)行率達(dá)到99.7%，使宣鋼大型燒結(jié)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)宣鋼設(shè)備大型化、集約化，為燒結(jié)礦的品質(zhì)和產(chǎn)量提高打下了夯實(shí)的基礎(chǔ)。