冶金自動化系統(tǒng)中多網(wǎng)絡協(xié)同控制技術應用研究

韓妍妍

（山信軟件股份有限公司，山東 濟南 250101）

當下的時代是信息與網(wǎng)絡的時代，通過智能技術來進行冶金工程控制的自動化管理的趨勢不可阻擋。工業(yè)通信網(wǎng)絡通過傳輸網(wǎng)網(wǎng)管來進行對于冶金系統(tǒng)網(wǎng)絡的監(jiān)管，對于其出現(xiàn)的問題及時給予控制中心反饋，并定位事故點來提升操作效率，提高了網(wǎng)管系統(tǒng)的穩(wěn)定性從而加強了冶金系統(tǒng)的網(wǎng)絡監(jiān)管能力，幫助冶金企業(yè)更好的在網(wǎng)絡化和信息化的時代發(fā)展。

1 冶金自動化系統(tǒng)構成

冶金過程是一個較為復雜的工作工程，這決定了冶金自動化控制系統(tǒng)的復雜性，在冶金自動化系統(tǒng)中，受到多軸運動控制系統(tǒng)的影響，對其同步性能有著較高的要求。目前我國的冶金自動化系統(tǒng)主要由基礎自動化系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、綜合管理系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)為主。

1.1 基礎自動化系統(tǒng)

在冶金控制系統(tǒng)的基礎組成中，基礎自動化系統(tǒng)是最為重要的組成部分，也是直接影響冶金自動化控制水平的系統(tǒng)。目前我國冶金企業(yè)主要使用PLC、DCS控制系統(tǒng)為主。

1.2 過程控制系統(tǒng)

在基礎的工業(yè)冶金環(huán)節(jié)中，過程控制是重點控制流程之一，冶金自動化系統(tǒng)中過程控制系統(tǒng)也可以被稱為檢測工作流程是否連續(xù)在線的一個自動化控制系統(tǒng)，過程控制系統(tǒng)以控制冶金自動化流程為主要目標，將操作工藝的閉環(huán)控制、能源協(xié)調控制與產(chǎn)品質量控制系統(tǒng)結合，并采用先進的新型傳感器輔助，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與實時控制的完美結合，極大程度上的提高了冶金控制系統(tǒng)的在線能力。

1.3 綜合管理系統(tǒng)

冶金工作是一個復雜的流程，其中需要較為復雜的管理系統(tǒng)來完善冶金工作的綜合治理，在企業(yè)決策、生產(chǎn)管理控制等方面集合形成一個完備的冶金數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)冶金自動化在冶金生產(chǎn)、日常管理中數(shù)據(jù)整合形成。為冶金工作和企業(yè)管理提供切實有效的數(shù)據(jù)。

1.4 信息管理系統(tǒng)

企業(yè)信息管理系統(tǒng)是冶金自動化系統(tǒng)的一大組成部分，是幫助企業(yè)做出產(chǎn)品制造信息、幫助企業(yè)在冶金過程中收集冶金數(shù)據(jù)，實現(xiàn)工程信息共享的重點管理系統(tǒng)。

2 冶金自動化系統(tǒng)的優(yōu)勢

2.1 較高的安全性能

冶金自動化相較于傳統(tǒng)的機械制造具有更高的安全性能，在自動保護，自動檢測，自動診斷等多方面具備優(yōu)勢。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造過程中，簡單的冶金只在流程遇到設備故障情況，許多員工來不及停止工作，一些設備也得不到相應的控制，很容易出現(xiàn)安全的隱患。而在使用冶金自動化的設備中，在整個生產(chǎn)流程中，一旦出現(xiàn)設備故障或是電氣控制等問題，控制中心可以及時啟動相應的保護措施來最大程度的減少人員傷亡和設備損壞，讓整個自動化生產(chǎn)過程真正做到的了安全生產(chǎn)。

2.2 自動化操作性能

在自動化冶金應用上，冶金自動化技術采用程序控制和數(shù)字顯示，極大提升了自動化生產(chǎn)的效率，簡化了冶金自動化生產(chǎn)的操作步驟。近年來隨著自動化控制技術的發(fā)展，電子控制系統(tǒng)逐漸取代傳統(tǒng)的預設程序控制，使得冶金自動化在具備著高度的自動化的同時也具備著一定的智能性，可以在一定范圍內自動尋找符合當前工況的最優(yōu)工作程序。

2.3 較高的生產(chǎn)效率

冶金自動化采用現(xiàn)代技術控制機械進行生產(chǎn)，簡化傳統(tǒng)的人工冶金流程的生產(chǎn)步驟，在自動化生產(chǎn)的設備靈敏性，設備控制柜精確度和自動化水平上較于傳統(tǒng)冶金流程有著明顯的提升。通過自動化控制系統(tǒng)可以簡化預設參數(shù)的設計，讓生產(chǎn)執(zhí)行設備可以按照不同的要求進行精密化的冶金工藝生產(chǎn)，保證工作進度和生產(chǎn)質量。

3 冶金系統(tǒng)自動化的網(wǎng)絡控制技術

3.1 自愈環(huán)網(wǎng)技術

燒結工業(yè)的冶金自動化中常使用的網(wǎng)絡控制技術為自愈環(huán)網(wǎng)技術。主要構成有moxa交換器、主操作站、PLC控制站，以交換機的控制管理能力為主，將通訊店上的IP地址、MAC與燒結控制管理設備的IP進行綁定，幫助提高其管理控制能力。

3.2 通訊方式

在冶金自動化控制系統(tǒng)中，主要通訊方式以工業(yè)以太網(wǎng)為主。使用工業(yè)以太網(wǎng)、MB+通訊模塊提升自動化系統(tǒng)的通訊能力，提高單次數(shù)據(jù)傳輸量和穩(wěn)定新，滿足自動化控制系統(tǒng)中各模塊的交換需求。

3.3 工業(yè)以太網(wǎng)

工業(yè)以太網(wǎng)是廣泛應用于冶金自動化控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡控制技術，是以樹形結構、環(huán)形結構為主的自動化網(wǎng)絡控制體系。在冶金自動化控制系統(tǒng)中，主要使用的工業(yè)以太網(wǎng)設備有集線器、交換機和路由器。

在冶金自動化中，通常采用較為繁冗的冗余系統(tǒng)和環(huán)形網(wǎng)絡，以此來提高冶金自動化控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率和控制穩(wěn)定性。以太網(wǎng)絡主要使用的通訊系統(tǒng)為PLC與PLC通訊和PLC與HMI之間的通訊，并以通訊速度快，傳輸效率高為主要優(yōu)點。在自動化冶金控制中，使用工業(yè)以太網(wǎng)主要有實時性、穩(wěn)定性和可靠性的優(yōu)點，可以在固定時間段內整合工業(yè)制造的大量需求，將其聯(lián)合到其他控制服務器以此來形成一個多網(wǎng)絡協(xié)調工作的控制系統(tǒng)。

在燒結過程中，使用工業(yè)以太網(wǎng)絡可以有效的連接各燒結設備的工作情況，使用一個完善的操作終端來監(jiān)控工廠內部的所有燒結設備，對其同時進行工作管理和狀態(tài)監(jiān)控，極大程度上的提高了燒結工作的穩(wěn)定性。在冶金自動化系統(tǒng)使用工業(yè)以太網(wǎng)還可以有效的通過優(yōu)化以太網(wǎng)服務標簽，減少不必要的網(wǎng)絡通訊過程，減少工業(yè)控制網(wǎng)絡系統(tǒng)的負擔，優(yōu)化工業(yè)自動化控制網(wǎng)絡效率，在實際的冶金自動化生產(chǎn)過程中，企業(yè)還可以使用雙服務器的方式來確保上位系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.4 冶金網(wǎng)絡系統(tǒng)控制存在的問題

一般的冶金自動化控制使用工業(yè)以太網(wǎng)絡，通信網(wǎng)絡光傳輸主網(wǎng)可以覆蓋范圍較小，并連接冶金工廠其中的設備組成了一個復雜的通信網(wǎng)絡。該地區(qū)的通信網(wǎng)絡統(tǒng)一由中心站來進行管理，來對于該地區(qū)的工藝分配進行實時管理。但是單級上位控制網(wǎng)絡系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，容易出現(xiàn)運行設備的管理問題。一是對于系統(tǒng)運行設備的告警顯示，網(wǎng)絡設備運行出現(xiàn)故障的同時由于其通信網(wǎng)絡的復雜性，很難定位到某一具體設備和連接點。二是網(wǎng)元初始化配置和狀態(tài)監(jiān)管，冶金自動化控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡的網(wǎng)元眾多，一旦出現(xiàn)多網(wǎng)元飽和狀態(tài)時，通信網(wǎng)絡的控制中心就有可能出現(xiàn)死機和停機的狀態(tài)，中心站給予一個明確的網(wǎng)元配置信息和初始化配置，方便通信網(wǎng)絡的網(wǎng)元管理，提高冶金自動化控制系統(tǒng)管理的穩(wěn)定性。

4 多網(wǎng)絡系統(tǒng)控制技術的應用

多網(wǎng)絡系統(tǒng)控制技術在冶金自動化系統(tǒng)中的應用可以有效的減少燒結技術生產(chǎn)率，降低大部分高爐鐵水成本，改善轉爐生產(chǎn)率和控制板材成材率。本文以板材生產(chǎn)自動化多網(wǎng)絡系統(tǒng)控制技術為例進行分析。

在基礎自動化控制系統(tǒng)中，通過多網(wǎng)絡協(xié)同控制技術對基礎自動化系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)收集行為的強化，通過Prof i bus連接傳動系統(tǒng)，采集傳動的控制速度，通過485通訊，或者以太網(wǎng)通訊采集現(xiàn)場儀表的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)，反饋到軋鋼系統(tǒng)的二級模型中，通過模型計算，及時調整控制數(shù)據(jù)，提高板材的性能和成材率。這些網(wǎng)絡為模型計算提供基礎，模型計算的實時調整減少了人工干預帶來的質量不穩(wěn)定因素，這也是提高生產(chǎn)效率的重要手段。所有的軋制數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)，傳送到信息管理系統(tǒng)中，做到各部門之間還可以進行數(shù)據(jù)共享，從根本上來提高冶金工作效率，核算生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。

5 結語

冶金制造是我國發(fā)展工業(yè)的重要行業(yè)，是其他機械制造和相關行業(yè)的基礎。為提高冶金工業(yè)自動化管理技術，企業(yè)要結合自身實際生產(chǎn)需求和發(fā)展狀態(tài)，合理的選擇并使用符合自身自動化控制水平的網(wǎng)絡技術，幫助企業(yè)提高冶金質量和效率，以此來推進我國的工業(yè)化發(fā)展速度。