Devicenet在八鋼120噸轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

張硯北

摘 要：八鋼120噸轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)的控制系統(tǒng)基于Devicenet現(xiàn)場總線技術(shù)建成，DeviceNet現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用可以節(jié)省大量費(fèi)用，使設(shè)備故障率大大下降，且能夠迅速判定與排除故障點(diǎn)。系統(tǒng)監(jiān)控更加方便、智能化。為我廠的降本增效工作做出了貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：Devicenet；現(xiàn)場總線技術(shù)

1、引言

隨著科技的進(jìn)步，時(shí)代的發(fā)展，Devicenet現(xiàn)場總線技術(shù)以低成本、易維護(hù)、智能化的優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛的應(yīng)用。通過一根通訊纜將工業(yè)設(shè)備的信號(hào)（如：開關(guān)信號(hào)，傳感器信號(hào)，變頻器信號(hào)等各種現(xiàn)場信號(hào)）傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)網(wǎng)上各站點(diǎn)供電及通訊，相對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制方式，節(jié)省大量的電纜，橋架等。不但縮短了安裝時(shí)間，而且降低了安裝費(fèi)用。從控制上來看：利用網(wǎng)絡(luò)通訊及“軟”I/O方式，也節(jié)約了I/O模塊和大筆資金。如對(duì)變頻器的指令以及信號(hào)的反饋等參數(shù)，都可從DeviceNet網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)現(xiàn)。

2、工藝過程簡介

轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)監(jiān)控范圍從1座120t轉(zhuǎn)爐加入廢鋼和鐵水開始，直到吹煉、出鋼、吹氬喂絲結(jié)束，鋼包稱重吊走為止的整個(gè)冶煉過程。為有效地控制整個(gè)生產(chǎn)過程，根據(jù)生產(chǎn)工藝的連貫性、分布位置及控制要求，對(duì)控制系統(tǒng)分區(qū)域、分級(jí)進(jìn)行配置，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)成生產(chǎn)工藝對(duì)象的三電自動(dòng)化控制系統(tǒng)的分級(jí)結(jié)構(gòu)。主要完成設(shè)備的順序控制，聯(lián)鎖控制，位置控制，速度控制，參數(shù)調(diào)節(jié)，故障檢測與報(bào)警，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集等任務(wù)，它是保證工藝設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵。其中傾動(dòng)控制系統(tǒng)基于Devicenet現(xiàn)場總線技術(shù)建成。

3、Devicenet現(xiàn)場總線技術(shù)

Devicenet協(xié)議是一個(gè)簡單、廉價(jià)而且高效的協(xié)議，適用于最低層的現(xiàn)場總線，例如：開關(guān)信號(hào)，傳感器信號(hào)，變頻器信號(hào)等各種現(xiàn)場信號(hào)和其他控制單元的網(wǎng)絡(luò)。Devicenet使用"生產(chǎn)者-消費(fèi)者"通訊模型以及CAN協(xié)議的基本原理。DeviceNet發(fā)送節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)，而DeviceNet接收節(jié)點(diǎn)則消費(fèi)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)；兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備之間的通信總是符合基于連接的通訊模式?？赏ㄟ^DeviceNet連接的設(shè)備包括從簡單的擋光板到復(fù)雜的真空泵各種半導(dǎo)體產(chǎn)品。DeviceNet所提供的直接互連性不僅改善了設(shè)備間的通信，而且同時(shí)提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級(jí)診斷功能，這是通過硬接線I/O接口很難實(shí)現(xiàn)的。除了提供OSI模型的第7層（應(yīng)用層）定義之外，DeviceNet規(guī)范還定義了部分第1層（物理收發(fā)器）和第0層（傳輸介質(zhì)）。Devicenet網(wǎng)絡(luò)最大可以操作64個(gè)節(jié)點(diǎn)，可用的通訊波特率分別為125kbps、250kbps和500kbps三種。設(shè)備可由DeviceNet總線供電（最大總電流8A）或使用獨(dú)立電源供電。DeviceNet網(wǎng)絡(luò)電纜傳送網(wǎng)絡(luò)通訊信號(hào)，并可以給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電。Devicenet設(shè)備的物理接口可在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)連接到網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)斷開，并具有極性反接保護(hù)功能?？赏ㄟ^同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在處理數(shù)據(jù)交換的同時(shí)對(duì)DeviceNet設(shè)備進(jìn)行配置和參數(shù)設(shè)置，這樣使復(fù)雜系統(tǒng)的試運(yùn)行和維護(hù)變得比較簡單。

4、DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

（1）控制系統(tǒng)概述

控制系統(tǒng)采用AB 1756系列產(chǎn)品，DevicelNet網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程I/O控制站采用圖爾克系列模塊，主PLC控制器與上位機(jī)采用EtherNet-IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。主PLC控制器之間采用ControlNet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號(hào)傳輸，主PLC控制器與遠(yuǎn)程I/O控制站采用DevicelNet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號(hào)傳輸?？刂葡到y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D2所示。

圖2控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

（2）遠(yuǎn)程操作站由圖爾克的耦合器模塊、電源模塊、輸入以及輸出模塊組成。各個(gè)遠(yuǎn)程站之間僅用一條通訊電纜將耦合器模塊串聯(lián)連接到1756-DNB模塊，通過耦合器的地址撥碼以及站內(nèi)的I/O分配與主控制器進(jìn)行通訊，用于控制整個(gè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。

（3）操作人員通過intouch監(jiān)控界面方式，在操作室可以隨時(shí)訪問和控制設(shè)備網(wǎng)上的一些站點(diǎn)，根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整控制參數(shù)，又可以監(jiān)控站點(diǎn)上現(xiàn)場設(shè)備的工作狀態(tài)，例如傾動(dòng)角度、搖桿狀態(tài)等參數(shù)，以確保各設(shè)備正常工作。

5、DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)及故障處理

（1）通訊干擾問題。我廠運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試階段曾經(jīng)發(fā)生過某些站點(diǎn)的狀態(tài)顯示（控制室intouch人機(jī)界面）與其實(shí)際工作狀態(tài)有時(shí)不相一致或控制命令執(zhí)行不嚴(yán)格現(xiàn)象。經(jīng)診斷及分析，我們主要采取了以下措施。

1）檢查并緊固各終端電阻，防止信號(hào)反射。終端電阻是為了消除在通信電纜中的信號(hào)反射，在通信過程中，阻抗不連續(xù)和阻抗不匹配導(dǎo)致信號(hào)反射。為檢查終端電阻工作是否正常，可以在斷電（只有在預(yù)防性維護(hù)或系統(tǒng)故障時(shí)才可以）的情況下，測量網(wǎng)上任何兩個(gè)CAN-H（藍(lán)色線）與 CAN-L（白色線）端子之間的電阻應(yīng)在75Ω左右即可。由于信號(hào)在電纜上的傳輸是雙向的，因此，在通訊電纜的另一端可跨接一個(gè)同樣大小的終端電阻。

2）可靠連接DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的接地導(dǎo)線，消除外界噪音干擾。為防止環(huán)流，信號(hào)電纜的屏蔽線僅能在一端接地。接地點(diǎn)最好從最接近網(wǎng)絡(luò)的物理中心站點(diǎn)處引出，以達(dá)到最佳效果，最大限度的消除噪音干擾.我廠的接地線是從PLC機(jī)架的掃描器站點(diǎn)引出的.接地方法為：將V-與Shield及Drain與PE可靠連接

此外，為保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，信號(hào)通訊可靠，動(dòng)力電纜與通訊電纜應(yīng)分開分層敷設(shè)。若動(dòng)力電纜與通訊電纜共用線槽時(shí)，通訊電纜應(yīng)穿帶屏蔽的金屬管布線。站點(diǎn)之間距離較遠(yuǎn)或通訊電纜總長度較大時(shí)，應(yīng)使用4*1及以上的通訊電纜。

（2）若設(shè)備某站點(diǎn)發(fā)生故障，根據(jù)模塊報(bào)警信息確認(rèn)軟件硬件問題，更換硬件時(shí)保證硬件型號(hào)版本相同。若換上不同型號(hào)的備件，則利用軟件RSNetWork for DeviceNet 掃描該網(wǎng)絡(luò)，檢測到的該物理站點(diǎn)（EDS）與掃描列表（Scan list）不一致，這時(shí)，重新組態(tài)一下掃描列表再下裝到耦合器模塊，此站才能正常工作。

6、小結(jié)

綜上所述，DeviceNet現(xiàn)場總線技術(shù)在我廠120噸轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)的控制系統(tǒng)的應(yīng)用可以節(jié)省大量費(fèi)用，使設(shè)備故障率大大下降，且能夠迅速判定與排除故障點(diǎn)。系統(tǒng)監(jiān)控更加方便、智能化。為我廠的降本增效工作做出了貢獻(xiàn)。

（作者單位：新疆八一鋼鐵股份有限公司第二煉鋼廠）