基于PROFINET的料场输送机控制系统

发表时间:2017/3/16   来源:《科技中国》2017年1期   作者:王赟
[导读] 实现了料场输送系统的全自动化运行,对保障企业连续、稳定生产具有重要意义。

(马鞍山钢铁股份有限公司,安徽 马鞍山 243000)
摘要:介绍了马钢料场的输送机控制系统的概况,并重点阐述PROFINET技术在系统中的应用。通过PROFINET与PACSystems系统相结合,实现了料场输送系统的全自动化运行,对保障企业连续、稳定生产具有重要意义。
     
        1引言
        马钢原料厂是现代化的大型综合原料厂,由原料受入、原料存储、混匀矿加工、块矿烘干筛分、原料外供、污矿综合利用等系统组成,主要服务于二铁和三铁总厂的5台烧结机及6座高炉。其中输送系统共有胶带机419条,总长度129322米,涉及生产流程925条,存在着点多面广、布局分散、控制系统通信方式多样化等特点。为了提高控制系统通信的稳定性,解决控制系统维护困难、I/O站点扩展不便等问题,我们选用了GE公司推出的可扩展且带有高可用性的PROFINET系统,以达到料场输送机控制系统正常运行时间最大化、配置灵活、维护简便的目的。
        2 PROFINET技术概述
        PROFINET的全称是Process Field Net,是由PROFINET国际组织PI(PROFIBUS International)推出的,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。它主要包含了三方面的技术:①高度分散自动化系统的开放对象模型(结构模型)。②规定了PROFIBUS和标准以太网之间的开放、透明通信。③提供了一个包括设备层和系统层、独立于制造商的系统模型。PROFINET技术可以集成在我们的PACSystems系统架构中,通过开放、标准的协议连接基于高速以太网的远程I/O,并在整个PACSystems中提供controllers和scanners。PROFINET网络支持冗余热备系统架构,可以通过Proficy Machine Edition软件进行网络的组态及监视。
        3 PROFINET系统介绍
        3.1网络结构
        马钢原料厂控制系统是由两级计算机组成的分级控制系统,上位机是过程控制级、下位机是设备控制级。其中过程控制级用于生产管理、混匀作业的计算、生产报表的打印以及向公司服务器提供有关数据等。它是由12个操作站(HMI)组成,其中包括3台服务器和9台客户端,以服务器-客户端(SERVER-VIEWER)的方式,通过工业以太网100/1000Mbps进行数据交换。设备控制级用于上位机对现场设备各种操作指令的实施。由GE公司的PACSystem RX3i及其I/O系统组成。整个控制系统共有主控PLC 13个,PLC之间的通信是通过工业以太网采用EGD(Ethernet Global Data)方式完成的。其中冗余PLC以及PLC和其下属I/O远程站之间是采用PROFINET通讯协议,通过工业光纤以太环网连接。第三方设备通讯直接连接至就近I/O模块柜,通过GE公司自有的通信模块,实现对第三方设备的智能控制和数据采集,支持Modbus、DeviceNet、Profibus-DP等通讯协议。
        3.2输送机控制系统
        输送机控制系统由HMI操作站、PLC控制站及I/O远程站组成。其中,操作站主要进行设备状态画面、故障报警画面的监测,正常生产时各胶带机之间的运行顺序控制,物料变化时胶带机的逻辑控制、系统启动和停止时的时序控制、系统带负荷时起停控制及与主系统的连锁控制。网络主要采用PROFINET光纤环网,计算机控制系统保留与上级管理系统的通讯接口。控制站的硬件设备选用PAC RX3iPLC,由电源模块(IC695PSA140)、CPU模块、以太网模块(IC695ETM001)、PROFINET控制器模块(IC695PNC001) 、冗余光纤同步模块(IC695RMX128)等组成。其中,输送机系统逻辑主控PLC PAC9及外供高炉区域的PLC PAC6、PAC8、PAC10采用的是冗余热备系统。I/O远程站使用的是与主系统配套的PROFINET扫描模块(IC695PNS001)。
        上位机与主控PLC之间是通过以太网建立的星形拓扑结构。3台独立运行的服务器对应9台客户端,其优点是既保证HMI有一定的冗余度,也减少上位机与PLC通讯的压力,提高响应速度。工程师只需要对三台服务器进行维护更新,客户端就可以通过网络共享更新画面文件。13个主控PLC中除了2个逻辑控制的PLC,其余的PLC都是用来完成各区域胶带机的运行控制。它们与各自下属I/O远程站之间使用PROFINET光纤环网代替原有的Genius总线系统,通过PME软件创建包含PROFINET I/O控制器(PNC)和多个PROFINET扫描仪(PNS)或第三方 I/O设备的硬件配置。提高了组网的可靠性,即便是有一条光缆出现问题也不会影响整个系统的正常运行。

 

        输送机控制系统对下属胶带机的逻辑控制是采用矩阵编程的方式。程序中矩阵表是一个16列*25行的数据表,每个位置代表一条胶带机,在程序中用25个WORD表示,即每个Bit代表一个设备。矩阵表格大体分为四种,流程矩阵、控制矩阵、状态矩阵、变换矩阵,分别完成流程存储、流程逻辑控制、指令下达、状态发送及接收等工作。所有涉及流程控制状态信息和控制指令均通过此种矩阵形式打包、解包在各PAC间使用EGD通讯方式进行数据传递。这种方式不但提高了编程效率还改善了多流程切换的速度。
        4 结束语
        基于PROFINET光纤以太环网架构的引入,大大优化了料场输送机控制系统网络。相比传统的总线网络,在远距离的传输上不仅提高了通讯速率,还大大降低了成本。该系统自投产以来,运行稳定,很好的满足了生产要求。

参考文献
[1] 魏鹏飞,齐显宗,刘鹏,付欣.基于Profinet环网和NIU网络的PAC3i双机热备系统在大豆筒仓的应用[J]工程技术,2015
[2] 黄文斌,徐亚超,杜欢.Profinet通信方式及技术在炼钢行业的应用[J]中国仪器仪表,2013
[3] 丁樯.PROFINET分布控制技术在条烟输送系统的应用[J电气时代,2012
       


 

投稿 打印文章
留言编辑 收藏文章 推荐图书 返回栏目 返回首页

  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: