摘要：本文介紹了TURCK PROFIBUS現(xiàn)場總線產(chǎn)品的特點及韶鋼7號高爐布袋除塵控制系統(tǒng)中如何根據(jù)現(xiàn)場情況選用不同的現(xiàn)場I/O模塊，并對如何防止控制系統(tǒng)的通訊故障造成設(shè)備的不可控進行了介紹。
1、前言
韶鋼7號高爐為2500m3級高爐，其除塵系統(tǒng)采用全干法布袋除塵,在全國甚至世界上都屬首次。由于高爐容量大，煤氣產(chǎn)生量大，含塵量相應(yīng)增多，除塵箱體也相應(yīng)增加，我廠7號高爐布袋除塵系統(tǒng)的除塵箱體多達28個，如果采用傳統(tǒng)控制系統(tǒng),電纜及施工量將較小高爐布袋除塵系統(tǒng)成倍增加。所以為了簡化控制系統(tǒng)，減少施工量，采用了TURCK現(xiàn)場總線產(chǎn)品，同時為了確保布袋控制系統(tǒng)不影響高爐的生產(chǎn)，控制系統(tǒng)采用了西門子S7－414H的冗余CPU。
2、PROFIBUS -DP現(xiàn)場總線簡介
PROFIBUS是一種國際化．開放式．不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，PROFIBUS的最大優(yōu)點在于具有穩(wěn)定的國際標(biāo)準(zhǔn)EN50170作保證，并經(jīng)實際應(yīng)用驗證具有普遍性。PROFIBUS-DP用于處理控制器和輸入輸出設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換，是一種主/從控制系統(tǒng)，它包括一個（或多個）主站和多個從站，在一個網(wǎng)絡(luò)中從站數(shù)量最多可達126個，主站循環(huán)掃描每個從站。主站與從站之間通過基于RS485標(biāo)準(zhǔn)的物理層的2芯屏蔽雙絞電纜進行通訊。一個完整PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)一般同以下幾部分組成。
1．主站
?。?）主站指PLC．PC或可做一類主站的控制器。主站完成總線通信控制與將從站收集的信號進行運算。
2．從站
從站用于收集現(xiàn)場信息和將從站發(fā)出的執(zhí)行指令輸出到執(zhí)行機構(gòu)。從站可以是
1、 PLC（智能型I／O）：PLC可做PROFIBUS上的一個從站。PLC 自身有程序存儲，PLC的CPU部分執(zhí)行程序并按程序驅(qū)動I／O。做為PROFIBUS主站的一個從站，在PLC存儲器中有一段特定區(qū)域作為與主站通信的共享數(shù)據(jù)區(qū)。主站可通過通信間接控制從站PLC的I／O。
2、 現(xiàn)場I／O模塊，用于連接工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種現(xiàn)場裝置。按主站指令驅(qū)動I／O，并將I／O輸入及故障診斷等住處返回給主站。通?，F(xiàn)場I／O模塊由主站統(tǒng)一編址，這樣在主站編程時使用分散式I／O與使用主站的I／O沒有什么區(qū)別。
?。?） 驅(qū)動器．傳感器．執(zhí)行機構(gòu)等帶PROFIBUS接口的現(xiàn)場設(shè)備，可由主站在線完成系統(tǒng)配置．參數(shù)修改．?dāng)?shù)據(jù)交換等功能。
3網(wǎng)絡(luò)附件，包括總線電纜、電源電纜、總線T型頭、模塊總線接插件終端電阻等。
本系統(tǒng)所用的TURCK現(xiàn)場總線FLDP系列產(chǎn)品屬于第二類從站，即現(xiàn)場I/O模塊具有以下特點：。
1、IP67的防護等級，能應(yīng)用于各種惡劣的工業(yè)環(huán)境。
2、使用快速接插件連接方式，安裝更換更加快捷，同時避免了誤接線的發(fā)生。
3、自動識別和調(diào)整波特率與主站一至。
4、具在輸入/輸出短路組診斷和組保護功能。能簡單、快捷、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)故障位置。
3、工藝流程及控制設(shè)備
韶鋼7號高爐布袋除塵工藝流程如下所述：
高爐煤氣經(jīng)重力除塵后，如果溫度較低，在布袋材質(zhì)所允許的溫度內(nèi)，則荒煤氣經(jīng)閥A直接進入4排共28個布袋箱體過濾；如果溫度較高，超過布袋材質(zhì)所允許的溫度，則關(guān)閉閥A，打開1－6號冷卻器中的1個或多個冷卻器進、出口電動蝶閥進行冷卻，然后再進入布袋箱體過濾。為了便于檢修，6個冷卻器雙分為兩組，每組前后各加一個進出口電動閥和眼鏡閥。每個冷卻器前后各一個電動蝶閥和眼鏡閥。每排箱體荒煤氣總管上安裝一臺電動蝶閥和眼鏡閥，每排凈煤氣總管上安裝一臺電動蝶閥。每個箱體出入口蝶閥采用了氣動蝶閥和氣動眼鏡閥。
布袋箱體過濾方式為小布袋外濾式脈沖反吹，每個箱體的脈沖反吹電磁閥為15個。
清灰工藝流程為：先利用高壓氮氣脈沖反吹，將布袋外表面積塵吹下，利用塵土自身的重力下降到高位灰倉，打開高位灰倉，將灰卸到中間灰倉。然后啟動螺旋輸送機，再打開中間灰倉，將中間灰倉的灰卸到正在運轉(zhuǎn)的螺旋輸送機將灰運至運灰小車。為了確保高位灰倉和中間灰倉的灰能順利下降，高位灰倉和中間灰倉各安裝了兩臺倉壁振動器。
4、各設(shè)備控制方式選擇
整個干法布袋除塵的設(shè)備主要有電動蝶閥、氣動蝶閥、電動眼鏡閥、氣動眼鏡閥、振動器、氣動球閥、螺旋輸送機。根據(jù)電動眼鏡閥、氣動眼鏡閥操作機率小，而且大多是檢修時才操作的特點，二者的操作均未納入操作室操作，僅在現(xiàn)場安裝控制箱。
電動蝶閥的輸入點有現(xiàn)場開、現(xiàn)場停、現(xiàn)場關(guān)、閥門開到位、閥門關(guān)到位、閥門開過轉(zhuǎn)矩、閥門關(guān)過轉(zhuǎn)矩等7個，輸出點有閥門開、關(guān)到位指示、閥門開、關(guān)運轉(zhuǎn)批示、閥門故障指示、現(xiàn)場操作指示等6個。因此每個閥門用一個8輸入8輸出的TURCK現(xiàn)場模塊FLDP－88IOM。為施工方便和減少現(xiàn)場操作箱，每個冷卻器的出、入口電動蝶閥所用的現(xiàn)場模塊共用一個操作箱。
每個箱體有脈沖反吹電磁閥15個，用1個16點輸出的TURCK現(xiàn)場模塊FLDP－16OM，4個箱體的電磁閥所用輸出模塊共用一個現(xiàn)場安裝 箱。
布袋箱體進出口氣動蝶閥只有1個輸出和兩個輸入，而且較為分散，不易采用現(xiàn)場模塊，因此布袋箱體進出口電磁閥的輸入、輸出均送入中控室的PLC輸入輸出模塊。每個箱體清灰部分有開高位灰倉、開高位灰倉振動器、開中間灰倉、開低位灰倉振動器、高位灰倉開到位、高位灰倉關(guān)到位、低中間倉開到位、中間灰倉關(guān)到位等8個輸入信號，有高位灰倉開、關(guān)到位指示，中間灰倉開關(guān)到位指示，高位、中間灰倉振動器運行指示、高位、中間灰倉振動器運行、上下球閥運行等8個輸出信號，剛好1個箱體用1個TURCK現(xiàn)場模塊FLDP－88IOM。
螺旋輸送機輸入、輸出點僅各1上，而且螺旋輸送機距控制室最近，所以示采用現(xiàn)場模塊。
圖1
5、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點
1系統(tǒng)硬件構(gòu)成
控制系統(tǒng)如圖一所示，系統(tǒng)采用了西門子S7－414H型冗余CPU，6個西門子擴展機架用于安裝模擬量采集模塊和少量數(shù)字量模塊，每個擴展機架上安裝兩個冗余型IM153用于將采集到的信號分別送入兩個CPU，1個擴展機架用于安裝Y－LINK，Y－LINK再與現(xiàn)場模塊相連。本系統(tǒng)共用TURCK現(xiàn)場模塊達84個，（如圖一左側(cè)虛線框內(nèi)部分為現(xiàn)場模塊）由于1個Y－LINK只能接64個現(xiàn)場模塊，所以用了兩個Y－LINK。另外為編程和操作方便，配備了一個工程師站，一個操作員站。
2、系統(tǒng)安全特點
由于7號高爐是韶鋼最大的高爐而純干法布袋除塵是大高爐上首次采用，因而不僅要從硬件上保證系統(tǒng)的可靠性，而且軟件編程也必須考慮其可靠性。韶鋼7號高爐布袋除塵控制系統(tǒng)充分考慮了軟硬件的可靠性。
1、系統(tǒng)采用了冗余模式，當(dāng)一臺CPU故障時，系統(tǒng)可自動切換到另外一臺CPU運行。
2、電動蝶閥在采用現(xiàn)場模塊的同時，其主回路接觸器放在配電房而不用現(xiàn)場模塊，接觸器的控制仍由控制室內(nèi)的輸出模塊控制。在軟件編程時不僅有到位信號和過力矩信號保護，同時加入了同向運行時間累積保護，即如果電動蝶閥一次或連續(xù)多次同方向運轉(zhuǎn)的時間不允許超過設(shè)定值，這樣避免了由于可能存在的由于現(xiàn)場模塊通訊問題造成電動蝶閥的不可控。
3、各箱體進出口蝶閥為氣動閥，韶鋼1－6號布袋均采用電開式，而7號布袋采用電關(guān)式，這樣布袋正常生產(chǎn)時，電磁閥不帶電，只有當(dāng)箱體停運時電磁閥才帶電，加長了電磁閥壽命，同時由于閥門為電關(guān)式，當(dāng)控制系統(tǒng)故障時，閥門仍然處于開狀態(tài)，不會影響高爐的生產(chǎn)。
6、結(jié)束語
自投產(chǎn)以來的生產(chǎn)實踐證明，TURCK PROFUBUS 現(xiàn)場總線與中控室的CPU之間未出現(xiàn)過通訊問題，其自身也未出現(xiàn)過故障，整個系統(tǒng)穩(wěn)定性好，現(xiàn)場設(shè)備的故障點查找通過現(xiàn)場模塊的指示燈來查找，非常方便，應(yīng)用很成功。不足之處是設(shè)計時模擬量的采集未采用TURCK現(xiàn)場 PROFUBUS總線產(chǎn)品，造成中央控室內(nèi)電纜數(shù)量仍然較多。
（轉(zhuǎn)載）
