對遠(yuǎn)距離分散生產(chǎn)實現(xiàn)集中控制的一種方案

王英 唐銀鋼鐵有限公司

隨著工業(yè)自動化技術(shù)的不斷進步，在現(xiàn)代化工廠中，早已經(jīng)告別了過去原始落后的生產(chǎn)方式，對生產(chǎn)過程的監(jiān)控、管理，基本都可以由操作人員在中控室通過電腦畫面完成，人不需要去現(xiàn)場，大大提高了生產(chǎn)效率和安全性，降低了人力成本，提高了企業(yè)利潤。

在實際的生產(chǎn)當(dāng)中，一個完整的生產(chǎn)過程由許多環(huán)節(jié)組成，每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)在位置上往往并不集中，而是分散開來，相距甚遠(yuǎn)。那么如何對這些生產(chǎn)實現(xiàn)集中控制呢？本文給出一種設(shè)計方案。

由于距離過遠(yuǎn)，使用信號電纜將現(xiàn)場所有設(shè)備連接到一個PLC站顯然是不可行的。以工控中常用的電流型模擬量信號為例，信號輸出端的負(fù)載能力必須大于信號輸入端的內(nèi)阻與傳輸線的電阻之和，傳輸距離過長必然會造成信號衰減，而且極易引入干擾，造成數(shù)據(jù)偏差過大，甚至完全沒有信號。而大量的電纜使用所造成的成本問題，也是無法承受的。因此，必須采用分站接入，集中控制的方式。在每個生產(chǎn)現(xiàn)場布置一個PLC分站，這個分站具備獨立運行和通訊的能力，再將各個分站通過光纖通訊匯集到中控。這樣就可以實現(xiàn)一個中控室控制整個生產(chǎn)流程。

這個方案具有如下優(yōu)點：

（1）系統(tǒng)穩(wěn)定。由于對各處生產(chǎn)現(xiàn)場實行分站控制，因此信號線路路徑短，不易受干擾，信號時延小響應(yīng)及時。而光纖通訊即使距離較遠(yuǎn)，也能保證信號質(zhì)量，以及充裕的帶寬，不會造成通信堵塞。

（2）易于施工和維護。各個分站彼此獨立運行，互不干擾。即使某個分站故障，其他分站不受影響。分站設(shè)置在生產(chǎn)現(xiàn)場，布線非常方便，線路清晰易于以后排查故障。光纖通訊線路使用一根光纖即可，便于施工。

（3）系統(tǒng)成本較低。由于采用光纖通訊，節(jié)省了大量電纜投入，并且集中控制方式節(jié)省了大量人力物力。

下面以一個燒結(jié)廠為例，詳細(xì)介紹此方案。

燒結(jié)是為高爐冶煉提供“精料”的一種加工方法。目前燒結(jié)廠普遍使用帶式燒結(jié)機，組成環(huán)節(jié)包括上料系統(tǒng)、配料室配料系統(tǒng)、一次混合、二次混合（也叫制粒）、燒結(jié)、環(huán)冷、篩分系統(tǒng)，以及余熱回收（包括軟化水設(shè)備）、循環(huán)水、煤氣預(yù)熱爐、除塵、環(huán)保脫硫等輔助設(shè)備。

生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，因此燒結(jié)廠占地面積較大。按照生產(chǎn)流程和位置，設(shè)置預(yù)配料，配料，燒結(jié)，冷篩，余熱回收，主排，脫硫，共7個PLC分站。各分站使用AB系列PLC模塊建站。CPU模塊選用1756-L61，通訊模塊選用1756-ENBT，光纖收發(fā)器使用TP-LINK千兆單模單纖收發(fā)器TL-FC311A-3型，傳輸距離可達(dá)3公里，完全滿足燒結(jié)廠使用需求。中控室使用一臺思科SG95-24-CN型全千兆24口交換機，用以連接各個分站通訊，以及上位機的接入，組建控制網(wǎng)絡(luò)。

結(jié)構(gòu)框圖如下：

這樣的系統(tǒng)設(shè)置，不僅能夠滿足目前的生產(chǎn)需求，而且未來如果需要對某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行升級改造，也會非常方便，結(jié)構(gòu)清晰，易于施工。

如果對系統(tǒng)的抗風(fēng)險能力有進一步要求，可以給每個分站鋪設(shè)兩根光纖，并且走不同路徑。一根正常使用，一根應(yīng)急備用，以防因意外導(dǎo)致光纖故障時，可以馬上啟用備用光纖，迅速恢復(fù)通訊，避免長時間延誤給生產(chǎn)造成損失。

如果需要增加監(jiān)控設(shè)備，可以在每個分站增設(shè)一臺POE交換機，使用網(wǎng)絡(luò)攝像頭，通過與PLC共用的光纖將視頻信號傳輸?shù)街锌厥?。成本低廉，監(jiān)控效果好，而且不易受干擾，易于維護。