基于现场总线控制技术的转炉煤气回收自控系统

　　1 引言

　　莱钢炼钢厂1#～3#转炉煤气回收自控系统于98年12月投产。该自控系统承担着将三座转炉吹炼时产生的大量的转炉煤气净化、合理化分析后进而加以回收再 利用的自动化控制任务。

　　但随着投运时间的推移，该系统暴露出的问题越来越突出:控制硬件/软件老化、过时--plc为西门子s5-135u，工控机为老式的奔腾166机型，编程 软件、监控软件分别为基于dos的step5和fix;控制方式落后--plc与现场信号的连接均采用传统的硬线连接方式，通讯网络为sinec-h1 网,详见图1;系统的故障率逐年上升，严重制约着生产的顺行。因此，对该控制系统进行全面的更新，以使其能够迅速满足生产的需求变得十分必要。莱钢自动化部技术人员经过认真研究、分析、论证，采用了目前流行的现场总线控制技术对其进行改造。

　　2 现场总线综述

　　现场总线是连接控制系统中现场装置的双向数字通讯网络，它与传统的控制方法相比，具有十分明显的优势:

　　(1) 具有很好的性价比，可大幅度降低系统的综合成本;

　　(2) 采用了数字通讯技术，有效的提高了系统的测量及控制精度;

　　(3) 数据传输更为可靠、系统响应更为快速，同时还具有强大的抗干扰能力;

　　(4) 具有故障自诊断、短路自保护等功能，极大的方便了系统的维护，提高了系统的安全可靠性。

　　3系统设计

　　3.1 控制网络

　　基于现场总线与传统的控制方法相比具有无法比拟的优势，控制方式采用现场总线技术。同时，转炉煤气回收现场控制设备的分散性以及恶劣的现场环境也十分适合 采用现场总线控制技术。

　　目前流行的现场总线协议有多种:profibus-dp、profibus-pa、devicenet、canopen、modbus等，各种现场总线协 议都具有各自的特点和优势。结合转炉煤气回收特点，为了获得更好的响应、可靠性和更高的效率，主plc与远程i/o采用了具有世界标准的 profibus-dp现场总线通讯方式。profibus-dp是目前最快的开放式标准总线，使用基于rs485标准的物理层，并采用主-从工作方式; 其网络通讯距离长(最长可达10公里)，通讯速率高(最高达12mbps)，具有极好的抗干扰性能，快速的i/o采集特性(1000点的扫描时 间<1ms)以及超大容纳量(最多126个节点、几千个i/o点)。

　　plc与上位机则采用了基于tcp/ip协议、星型拓扑结构的以太网通讯方式。该通讯协议更为普遍、通用，同时具有很高的通讯速率;星型连接的拓扑结构使 得网络的可靠性、扩充性更强;由于网络走线距离长，通讯介质采用光缆，可以最高支持100mbps的通讯速率、几十公里超长的传输距离、很强的抗干扰能力 以及极低的误码率，而且投资成本低、施工简单、维护方便。