河北张家口宣化钢铁公司 河北省张家口市 075100
1.前言
近些年来，随着我国对环境治理力度的不断加大，一些中小型的高炉逐渐退出了历史的舞台。据不完全统计，2016年仅在河北被迫关停的1000M3以下的小型高炉就有近百座。取而代之的是超大规模的炼铁高炉，5000 M3以上的高炉已经成为炼铁行业的主流。而5000 M3以上的高炉至少要上万了采集点，如何将这么多的采集点实时上传给上位机并显示在操作员站，这就对工业控制的软硬件提出了更高的要求。
2.宣钢2500M3高炉工控系统的组成
河北钢铁集团宣钢分公司的2500M3高炉包括槽下筛料系统，炉顶上料系统，煤粉喷吹系统，冷却水系统4个主要部分。这4个部分分布在厂区的不同位置，由于这4个部分要实时的进行数据交换，所以是由一套工控程序统一控制的，这就要求这4个不同位置数据要实时传输给主控楼的上位机，同时在主控楼的上位机要实时对各个不同部位的设备进行控制，这依赖于高效可靠的数据传输设备。
3. 宣钢2500M3高炉工控系统的数据传输
宣钢公司的2500M3高炉硬件过程站采用的是美国ABB公司的AC800F硬件系统，分为4个硬件过程控制站，分别是槽下过程站，炉顶上料过程站，喷煤控制站，和循环水控制站。这4个过程站中，每个过程站都需要采集现场数据，然后把采集到的数据传给各自过程站的上位机，同时不同的过程站之间也需要数据的传输。
3.1同一过程站的数据传输
ABB PLC常用的I/O模块按照用途可分为输入模块和输出模块两大类，输入模块主要是用于传输现场的压力（压差变送器现场采集）、流量（流量计采集）、温度（热电偶或热电阻采集）等模拟量信和通过接近开关采集的数字量信号，输出模块则是模拟量信号输出给现场的电动执行机构，同时将数字量信号输出给现场的阀位开关。其中主要是输入类模块有：
1）DI810 24V供电，运算电压值信号 由现场的接近开关输入0V和24V两种信号（数字量信号），0V表示“1”（有信号输入）， 24V表示“0”（无信号输入），主要用于采集阀位的开关信号。
2）AI810 24V供电，分内供电（两线制）和外供电（四线制）两种。运算电流信号信号 4mA-20mA(模拟量信号)，主要用于测量压力、流量等信号， 可根据现场仪表设备的量程在工程师站中设置相应的量程 与采集的4mA-20mA信号成线性关系。
3）AI830 无需外接电源供电，运算电阻信号，用于测量较低的温度值， 当电阻值为无穷大时，表示现场热电阻已烧断， 电阻值在一定范围内与温度值成线性关系，主要用于测量水温、油温等。
4）AI835 无需外接电源供电，运算电偶信号，用于测量温度较高的温度值，电偶数值在一定范围内与温度成线性关系，主要用于测量炉身温度、铁水温度、煤粉温度等。
常用的输入类信号主要有：
1）DO810模块为24V供电，输出电压值信号 0V和24V两种（数字量信号）， 0V在CBF程序中表示“FALSE”（有信号输出, 继电器得电），24V在CBF程序中表示“TURE”（无信号输出，继电器失电），主要用于控制现场阀位的开关。
2）AO810模块为24V供电，输出电流信号信号 4mA-20mA(模拟量信号)主要用于控制现场的执行机构动作，一般在程序中应用PID调节现场执行机构。
同一过程站的数据传输主要分两种情况来讨论，即输入数据传输和输出数据的传输。
输入数据的传输主要是首先通过安装在现场的采集装置通过金属导线将电信号传入I/O模块，再通过DP线传入RM01冗余模块，传给FI830数据采集模块。通过电路板传给同一块主板上的SD802控制器后，传入EI803网络模块（通常一块主板上有两个网络模块，相互同步实现冗余，可以勿扰切换），通过网线传给交换机。交换机通过双绞线传输给工程师站，在工程师站上通过CBF的硬件组态，在通过控制程序的计算传给不同的操作员站，最终在操作员站的画面上输出给操作工，实现人机交互。其主要过程如下图所示：
图3.1 PLC的输入流程
PLC的输出流程主要是由操作员在上位机的应用软件上发出指令，作用在现场设备的过程。是输入过程的逆向过程。这个指令首先传给控制程序计算，然后传入CBF的硬件组态，再传入交换机，交换机通过双绞线将输入指令传到EI803网卡，然后传到同一块主板上的SD802运算器，再由SD802运算器传入FI830数据模块，通过DP线传到RM01冗余模块，在通过DP线传到CI840，最后传入I/O模块，由I/O模块传给现场的各个阀。其主要构成如下图：
图3.3 光纤环网
4.总结
宣钢2500M3高炉的数据传输系统传输量庞大，可以同时满足上万个采集点的高效传输，从未发生过死机以及延迟现象，为高炉的顺产提供了硬件上的保障。
论文作者:薄,巍
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/7
标签：信号论文; 高炉论文; 模块论文; 过程论文; 现场论文; 数据传输论文; 温度论文; 《防护工程》2017年第28期论文;