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(jìn)行了介紹,。

 一,、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,在甚至世界上都屬,。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(dá)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。

　　二,、PROFIBUS -DP現(xiàn)場總線簡介
　　PROFIBUS是一種化．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的大優(yōu)點在于具有穩(wěn)定的標(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)量多可達(dá)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(jìn)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(jìn)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(jī)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。
　?。?） 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,。通常現(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,。
　　（3） 驅(qū)動器．傳感器．執(zhí)行機(jī)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：。
　?。?）IP67的防護(hù)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。
　?。?）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(hù)功能,。能簡單,、快捷、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)故障位置,。

　　三,、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(jìn)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(jìn),、出口電動蝶閥進(jìn)行冷卻,，然后再進(jìn)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(jìn)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(jī),，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(jī)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,。
　　
　　四,、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(jī)。根據(jù)電動眼鏡閥,、氣動眼鏡閥操作機(jī)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(jìn)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(jìn)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(jī)輸入,、輸出點僅各1上，而且螺旋輸送機(jī)距控制室近,，所以示采用現(xiàn)場模塊,。

　　五、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(kuò)展機(jī)架用于安裝模擬量采集模塊和少量數(shù)字量模塊，每個擴(kuò)展機(jī)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(kuò)展機(jī)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(dá)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號高爐是韶鋼大的高爐而純干法布袋除塵是大高爐上采用，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。
　?。?）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(hù),，同時加入了同向運行時間累積保護(hù)，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(jìn)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),。
　　
　　六、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*控室內(nèi)電纜數(shù)量仍然較多。