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摘 要：
　　以天鐵集團高爐煤氣洗滌控制系統為例，論述了總線技術在冶金行業的應用。運用表明，該系統能夠滿足煤氣洗滌自動控制要求，并且具有先進、可靠、控制性能好等優點。

關鍵詞：
　　現場總線；網絡通訊；可編程控制器

一. 現場總線技術
　　高爐煤氣洗滌系統是將高爐回收的煤氣通過洗滌塔凈化后送至用戶。現將原常規電氣控制系統改造成PLC集中監控系統，該項目包括4座洗滌塔和公共部分. 現場控制設備分布范圍比較廣，如果采用傳統的控制方案，勢必要敷設大量的控制和信號電纜，浪費大量的人力和物力，十分不經濟，同時使系統復雜，可靠性降低 。采用目前比較流行的現場總線技術，可以降低成本，同時提高系統的可靠性，使系統易于 擴展和維護。Profibus是Process Fieldbus的縮寫，是一種國際性的開放式的現場總線標準 。目前世界上多數自動化技術生產廠家都為它們的自動化設備提供Profibus通信接口。Profibus已經廣泛地應用于加工制造、過程控制和樓宇自動化，是一項成熟的技術。Profibus根據應用特點可分為Profibus DP, Porfibus FMS, Profibus PA等三個兼容版本。Profibus DP是經過高速優化的、廉價的通信鏈路，專為自控系統和設備級分散式I/O之間設計的接口；使 用Profibus總線模塊用于分布式控制系統的高速數據傳輸可以取代昂貴的24 V或0～20 mA并行信號線。

二、系統功能
　　高爐煤氣洗滌控制系統的要求是對煤氣洗滌處理及輸送過程進行自動控制和自動調節,使凈化后的煤氣送至用戶。在公司中控室發出上傳指令時，將當前時刻運行過程中的主要工作參數、運行狀態及一定時間段內的主要工藝過程曲線等信息上傳到公司中控室。

功能如下：
　?。?）控制操作：在中心控制室能對被控設備進行在線實時控制，如啟停某一閥門，調節某些模擬輸出量的大小，在線設置PLC的某些參數等。
　　（2）顯示功能：用圖形實時地顯示各現場被控設備的運行工況，以及各現場的狀態參數。用模擬儀表、趨勢圖、曲線、柱狀圖動態顯示參數的實時變化情況，使生產管理人員能夠快速、清晰地了解整個系統的生產運行情況。
　　（3）報警功能：當某一模擬量（如電流、壓力、水位等）測量值超過給定范圍或某一開關量（如電機啟停、閥門開關）發生變位時，可根據不同的需要發出不同等級的報警。監控系統報警包括控制系統報警和生產過程報警?？蛇M行實時和歷史故障記錄查詢，它能記錄故障名稱、發生時間、故障消除時間等內容。
　　(4) 通訊功能: WinCC是基于標準的Windows平臺開發的SCADA系統軟件，充分考慮了與其它系統交換信息的必要性，支持如DDE，OLE，ODBC，OPC和SQL等標準?？梢蕴峁┒喾N方式與上層系統數據交換。

三、系統組成
　　如果采用常規PLC集中控制方式，將現場信號通過電纜連接到集中控制室內的PLC上,由于工藝線路長、現場控制點分布范圍廣，需要敷設大量的電纜及橋架,且現場環境惡劣、其施工難度非常大。鑒于此，采用了PROFIBUS-DP現場總線技術，根據工藝劃分，系統共設了五個主站、十個總線箱、兩個操作員站。采用西門子的S7-300系列PLC，主站采用CPU315-2DP，其帶有一個DP通訊口和一個MPI口。各總線箱采用通用性較好的ET200B和ET200eco現場模塊，用于現場數據的采集和控制，并借助Profibus(工業現場總線)，方便控制網絡系統的建立。
　　控制系統分為三個級別，即管理級、控制級、現場級。
（1）管理級
　　管理級集中監控各個分站設備的運行狀態,網絡采用SIEMENS Industrial Ethernet。上位機監控系統設兩臺操作員站，選用研華工業控制計算機，每臺機器上裝有網絡通訊卡CP1613，它們各通過工業以太網分別與五套PLC系統的通訊處理器CP343-1通訊口連接，并選用西門子的工業交換機。上位監控采用WinCC
組態軟件，完成系統組態.

（2）控制級
　　控制級主要功能是接收管理層設置的參數或命令，對整個生產過程進行控制，將現場狀態輸送到管理層。系統分公共部分管網和1-4#洗滌塔共五套PLC,并且相互獨立。Siemens公司S7 315-2DP型號PLC具有Profibus-DP網絡通訊接口，可作為Profibus-DP現場總線的主站。與控制現場的遠程分布式智能I／O模塊連接，實現與現場設備和傳感器通信。集中控制使得整個控制系統各個部分之間能夠完全協調工作。
（3）現場級
　　現場級控制采用PROFIBUS-DP現場總線,公共管網部分由于各控制點分布廣,共配了6個總線箱,相互串聯.1-4#洗滌塔分別配了1個總線箱,整個系統共10個總線箱,ET200系列各類模塊共計124塊,對現場的數值量和模擬量進行采集和控制.

四、系統特點
　　采用Profibus技術后，與傳統的電控系統比較，系統具有以下幾個特點：
（1）系統設計更加方便、價格低廉.ET200B和ET200eco是緊湊型、一體化的設計，低成本的現場解決方案。
（2）組態、調試更加容易. 無須其他特殊軟件，在S7軟件包中，用鼠標拖拉即可完成Profibus-DP的組態。不需額外費用，設備故障就可通過總線報告，故障定位更加方便。
（3）維護簡單.端子模塊上所有的I/O通道都支持短路保護和過載保護,同時支持通過PROFIBUS網絡進行遠程診斷,都為日后設備維護帶來極大的便利。
（4）便于擴展和信息集成. Profibus的使用將孤立的單元設備帶進了信息化網絡中，為今后系統擴展和企業綜合自動化的實現打下良好的基礎。
（5）最終用戶工程造價降低. Profibus技術的使用，節省了大量的線纜、橋架、端子排等，培訓和維護費用減少，這些都降低了工程總造價。

五、結論
　　在高爐煤氣洗滌控制系統中采用現場總線提高了信號傳送精度，增強現場控制靈活性，降低設計施工費用，減少電纜敷設，易于維護和擴展的目的,尤其是與傳統集中控制比較，從系統設計、安裝調試、維護及擴展上，現場總線技術的優勢十分明顯。此控制系統于2004年6月調試完畢，運行至今系統穩定、可靠。極大地提高了勞動生產率，減少了工人的勞動強度，在生產管理上了也一個新臺階。