前言工业现场总线技术是近年来自动化行业尤为注目的技术之一,给自动化控制技术带给了相当大的变革。传统的现场级控制系统系统不对外开放、可集成性劣、而且可靠性容易确保。现场总线控制系统(FieldbusControlSystem,FCS)用于一条通信电缆将现场设备(智能化、具有通信接口)相连,用数字化通信替换4-20mA/24VDC信号,已完成现场设备掌控、监测、远程参数简化等功能。
它具备很多优点,在工业自动化领域有显著的优势,如集成性低、组态非常简单、设计加装便利、更容易确保和拓展、可以节约软硬件投资等,使先进设备的现场设备管理功能以求构建。现场总线已普遍应用于各个领域,如电力监控、能源管理等。武钢炼铁厂从2003年六号高炉新建工程开始尝试用于现场总线,这也是全国首例在高炉系统中使用总线。
在六号高炉刚刚投产之初,一场车祸造成主控楼起火,将炉顶布料和热风炉系统完全所有电气线路烧坏,按照传统的现场级掌控方式起码要半个月的完全恢复时间,但因为用于了现场总线,电缆数量很少,我们仅用了三天时间就完全恢复了生产,使高炉提早十几天完全恢复生产,引人注目表明了高炉现场总线控制系统在确保和抢险方面相对于传统的现场掌控方式的强劲优势。现场总线技术在武钢炼铁厂的应用于,使得高炉的电气设备在掌控和稳定性上获得了相当大提升,目前早已在其它各高炉获得推展,在炼铁厂获得了较好的效果。1传统的高炉自动化控制系统的现状及严重不足高炉系统主要由炉顶上漆系统、槽上和槽下供料系统、卷扬系统、喷出煤系统、热风炉系统、炉前出有铁场系统和INBA渣处置系统等包含,生产工艺简单,集中点多,环境条件类似,对电气设备的拒绝十分低,这就造成了电气自动化系统十分繁杂,故障率低,确保量大。
目前我国高炉所使用的掌控基本上是传统的现场掌控方式。传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统(还包括:基于PC、PLC、DCS产品的分布式控制系统),其主要特点之一是,现场层设备与控制器之间的相连是一对一(一个I/O点对设备的一个测控点)所谓I/O接线方式,信号传送4-20mA(传输模拟量信息)或24VDC(传输电源量信息)信号,如图1右图。
图1高炉现场掌控方式示意图从图我们可以显现出,这种传统的现场级自动化监控系统有几个缺点:信息构建能力不强劲;系统不对外开放、可集成性劣、专业性不强劲;可靠性容易确保,它的主要缺点在于主机入口处的瓶颈现象。由于现场及设备多,且较为集中,信号转入PLC后,必需经过A/D、D/A的切换过程,且精确度有所减少,被迫PLC的扫瞄周期缩短,使整个主机性能上升,威胁到高炉各种信号的实时性。影响到高炉控制系统的稳定性和可靠性。
2基于现场总线的高炉自动化控制系统的原理及特点Profibus是唯一的全构建H1(过程)和H2(工厂自动化)的现场总线解决方案,是一种不依赖制造商的开放式现场总线标准。使用Profibus标准系统,有所不同的制造商所生产的设备部需对其模块展开尤其调整就可通信,Profibus可用作高速并对时间轻率的数据传输,也可用作大范围的简单通信场合。
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