[关键词] PROFIBUS DP GSD IO模板 配料秤
1. 引言
目前7高炉有4个烧结矿仓、2个块矿仓、3个杂矿仓、1个球团仓、1个焦丁仓、2个矿中间斗；4个焦仓、2个焦中间斗共19个槽下配料秤。所有配料秤只有一个称重值数据通过硬接线方式接入到PLC控制系统，通过PLC的AI模板进行模-数转换后，在程序中再参与计算控制。硬接线存在容易受到电磁干扰的情况，影响配料数据的准确性和稳定性，且信号单一。配料秤的其它各种状态信息无法集中管理和监控，提前预警，只能通过巡检、点检的方式发现问题。只有在生产中发现配料数据不准确或不稳定等故障情况时再去现场处理，这时已影响高炉的正常生产。
具有PROFIBUS-DP工业现场总线接口的配料秤能作为从站连接到PROFIBUS-DP现场总线上，实现PLC主站与配料秤之间的信息实时交换。PLC与槽下19台配料秤采用PROFIBUS DP通讯的方式读取数据，既可以弥补硬接线方式的不足，又可以读取配料秤的更多信息，如控制字、状态字、称重数据等，实现对配料秤状态信息的集中管理和监控。配料秤生产数据的数字化控制和管理，能够实时掌握配料秤的运行状态，及时发现问题和处理，缩短故障处理时间，节省巡、点检的人力和物力等。
2. PLC读取配料秤数据的控制系统的硬件组成
首先对19台槽下配料秤升级改造，改造升级为数字式称重传感器。加装具有PROFIBUS-DP通讯接口的称重显示仪表PA8110D。槽下S7-400控制系统原有4个扩展从站，再加上19个配料秤从站共23个扩展从站，小于PROFIBUS-DP总线扩展总站数32个，所以可以通过7高炉槽下S7-400 PLC控制系统的PROFIBUS-DP总线扩展完成配料秤的数据读取和控制，CPU通过PROFIBUS-DP 总线读取配料秤数据，PROFIBUS-DP数据通讯线通过单模光耦模块、光缆与槽下配料秤连接。
槽下S7-400 PLC控制系统的PROFIBUS-DP总线扩展步骤：
1)对19台槽下配料秤升级改造，升级为数字式称重传感器，加装具有PROFIBUS-DP通讯接口的称重显示仪表PA8110D。对其进行DP通讯参数设置，如DP地址等。
2)在7高炉槽下S7-400控制系统的最后一个从站扩展连接到配料秤的PROFIBUS-DP 单模光耦模块上。
3)从7高炉槽下S7-400控制系统PLC柜到槽下配料秤现场敷设单模光缆，配料秤间敷设DP电缆，使用PROFIBUS-DP 单模光耦模块连接。
3 控制系统的软件构成及组态
在高炉控制系统工程师站的STEP7软件中安装配料秤的GSD文件，即称重显示仪表PA8110D在STEP7软件中的硬件驱动。在槽下S7-400控制系统的硬件组态中添加配料秤的硬件组态和编程，并下装到PLC 控制系统的CPU中，实现槽下S7-400控制系统通过PROFIBUS DP与配料秤通讯，读取配料秤状态和数据进行集中管理和参与控制。
软件组态实施步骤：
1)在STEP7 软件中安装配料秤的GSD文件，实现在槽下S7-400 PLC控制系统中的硬件组态。
2)DOWNLOAD 硬件配置到CPU中，调试与配料秤的通讯。
3)编程读取配料秤的数据和状态。
4)配料秤数据参与槽下配料控制并在监控画面中集中管理和显示并上传能源网，支持铁前大数据的生产需要。
4. 配料秤数据读取控制系统的网络结构
控制系统网络结构如下图所示
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5. PA8110D称重仪表的特点和功能
PA8110D是为数字式称重传感器和数字式接线盒配套的专用称重仪表。采用全数字和算技术代替传统的模拟和算技术，具有调整方便、故障判别直观、抗干扰能力更强等特点。可应用于各种称量配料和称量数据采集的场合。
采用数字偏载调整技术，原电位器调整时存在的各种误差因素，如电位器内部接触不良、阻抗变化等问题都不复存在。全部调整均在显示器上进行，废除了打开接线盒调整电位器的麻烦
具有PROFIBUS-DP工业现场总线接口的称重仪表能作为从站连接到PROFIBUS-DP现场总线上，实现PLC主站与称重仪表之间的信息实时交换。波特率自适应，最大波特率6M；PROFIBUS输入/输出数量，最大64字节输入+48字节输出；
其主要功能：
A．实时映射重量信息至PLC数据区；
B．PLC可命令控制称重仪表。
5.1 称重仪表将实时重量及状态信息等映射到PLC主站的输入口，PLC主站即可得到相应的数据。输入数据长度最大为24字节。其地址定义表如下：
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6. 结束语
PLC 通过PROFIBUS DP通讯方式与槽下19台配料秤建立了通讯，读取配料秤状态及称重值等数据信息。不再使用硬接线，减少模数转换环节，提高了数据精度同时节省PLC模板、信号线及施工等费用，控制系统硬件的减少也提高了系统的稳定性。实现了配料秤生产数据的数字化控制和管理，提高了配料精度。
参考文献：
《高炉槽下称重PLC自动计量系统技术改造及研究》 臧雪松 《科学与信息化》 2018年第06期
《基于PLC控制的高炉矿槽除尘系统设计》 闻娜 刘成伟 高勇 《科技资讯》 2014年第29期
论文作者:申存斌,霍迎科
论文发表刊物:《科学与技术》2019年16期
论文发表时间:2020/1/15
标签：称重论文; 控制系统论文; 数据论文; 高炉论文; 仪表论文; 组态论文; 通讯论文; 《科学与技术》2019年16期论文;