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當(dāng)前位置:機(jī)電之家首頁(yè) >> PLC技術(shù)>> plc應(yīng)用 >> 臺(tái)達(dá)plc應(yīng)用 >> 臺(tái)達(dá)PLC與監(jiān)控計(jì)算機(jī)的串行通信實(shí)現(xiàn)探討
臺(tái)達(dá)PLC與監(jiān)控計(jì)算機(jī)的串行通信實(shí)現(xiàn)探討

摘要:本文詳細(xì)闡述了施耐德QUANTUM PLC在高爐基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的控制內(nèi)容、功能要求、軟硬件及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、詳細(xì)控制方案及調(diào)試應(yīng)用體會(huì)。
  一、概述
  邯鄲鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司位于河北省南部重工業(yè)城市---邯鄲市,1958年建廠,屬國(guó)家特大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè),具有年產(chǎn)鐵鋼材500萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力。1999年8月,五大技改工程之一的2000m3高爐動(dòng)工建設(shè),2000年6月高爐順利出鐵。該高爐為引進(jìn)德國(guó)克虜伯鋼鐵公司的設(shè)備和技術(shù),年產(chǎn)生鐵150萬(wàn)噸,利用系數(shù) 2.5,焦比480kg,噴煤量150kg/t,各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)位居國(guó)內(nèi)同類型高爐第三名。
  二、機(jī)型
  2000m3高爐包括高爐及熱風(fēng)爐本體、水處理、煤粉噴吹、環(huán)保除塵等崗位,從性價(jià)比綜合指標(biāo)考慮,采用了大量性能優(yōu)良的施耐德電氣產(chǎn)品。高爐熱風(fēng)爐本體基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)PLC選用了TSX QUANTUM系列產(chǎn)品,風(fēng)機(jī)變頻器選用了Altivar產(chǎn)品,低壓電器選用施耐德軟起動(dòng)器、梅蘭日蘭開關(guān)、斷路器、接近開關(guān)、光電開關(guān)等產(chǎn)品。
  三、工藝描述
  煉鐵是在高爐內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)過程,爐料、礦石、燃料和熔劑從無鐘爐頂裝入爐內(nèi),從鼓風(fēng)機(jī)來的冷風(fēng)經(jīng)熱風(fēng)爐后,形成熱風(fēng)從高爐風(fēng)口鼓入,隨著焦碳燃燒,產(chǎn)生熱煤氣由下向上運(yùn)動(dòng),而爐料則由上而下運(yùn)動(dòng),互相接觸,進(jìn)行熱交換,逐步還原,最后到爐子下部,還原成生鐵,同時(shí)形成爐渣。積聚在爐缸的鐵水和爐渣分別由鐵口和出渣口放出。
  高爐自動(dòng)化的目的主要是保證高爐操作的4個(gè)主要問題:即正確的配料并以一定的順序及時(shí)裝入爐內(nèi);控制爐料均勻下降;調(diào)節(jié)料柱中爐料分布及保持與煤氣流良好的接觸;保持合適的熱狀態(tài)。
  現(xiàn)代高爐自動(dòng)化主要是指儀表檢測(cè)及控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和過程及管理用計(jì)算機(jī)。儀表控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)通常由DCS或PLC完成。由于高爐在鋼鐵廠處于咽喉位置,需及時(shí)和穩(wěn)定地供給煉鋼工序合格的鐵水,故其穩(wěn)定性是很重要的。近年來,高爐向大型化方向發(fā)展,稍有不正常,損失就很大,因此其穩(wěn)定性就顯得愈加重要。高爐自動(dòng)化的控制性能是決定高爐穩(wěn)定順行的一個(gè)至關(guān)重要的因素。
  四、系統(tǒng)控制內(nèi)容及功能要求
  高爐生產(chǎn)要求計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性和實(shí)時(shí)監(jiān)控性,而且要求數(shù)據(jù)量最多,所有設(shè)備的自動(dòng)化程度要高。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)采集周期短,刷新速率快,特別對(duì)通訊網(wǎng)絡(luò)而言,數(shù)據(jù)傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和正確性尤為重要。
  1、 高爐部分
  ·爐頂、爐喉、爐身、爐腰、爐缸、爐底、爐基的溫度、壓力、差壓、流量、料位、重量的檢測(cè)。要求數(shù)據(jù)采集精確度≤0.2%,采集速率≤0.8S。
  ·爐頂壓力控制:這是高爐生產(chǎn)中最重要的、必須投入自動(dòng)運(yùn)行的控制。正常情況下,高爐頂壓為250±3KPa。2000 m3高爐頂壓調(diào)節(jié)采用了比肖夫環(huán)縫洗滌塔專利技術(shù),串聯(lián)方式的上下兩級(jí)喉口一個(gè)投入自動(dòng),一個(gè)投入手動(dòng)。
  ·爐身靜壓校正:在高爐不同高度測(cè)量爐身靜壓力,可以較早得知爐況變化,較準(zhǔn)確判斷局部管道和懸料位置,以便及時(shí)采取措施。2000 m3高爐在四個(gè)水平面上裝設(shè)4個(gè)取壓口以測(cè)量爐身靜壓力。
  ·爐體冷卻壁熱負(fù)荷檢測(cè):高爐一代爐役的長(zhǎng)短取決于冷卻壁的侵蝕情況。因此冷卻壁熱負(fù)荷檢測(cè)屬于重點(diǎn)監(jiān)控和維護(hù)內(nèi)容,分析該處實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)可以幫助高爐工長(zhǎng)正確判斷爐況,采取相應(yīng)措施延長(zhǎng)高爐爐齡。
  ·煤氣分析:分析高爐煤氣中H2、N2、CO、CO2含量,可以了解爐內(nèi)反應(yīng),風(fēng)口或冷卻系統(tǒng)漏水等情況。
  ·水冷系統(tǒng)控制:通過膨脹罐、接受罐、水泵、氣密箱、密閉循環(huán)水系統(tǒng)、爐頂打水的連鎖與閥門控制保護(hù)爐頂設(shè)備。
  ·氮風(fēng)系統(tǒng)控制:通過送風(fēng)閥、送氮閥、風(fēng)機(jī)連鎖控制保護(hù)齒輪箱、閥箱等爐頂設(shè)備。
2熱風(fēng)爐部分
  ·爐體溫度、壓力、差壓、流量參數(shù)檢測(cè)
  ·熱風(fēng)溫度控制:通過自動(dòng)調(diào)節(jié)混風(fēng)切斷閥開度將適當(dāng)配比的冷風(fēng)摻入熱風(fēng)管道中,控制送往高爐熱風(fēng)圍管的熱風(fēng)溫度在1200±20℃內(nèi)。
  ·廢氣溫度與煤氣支管流量的串級(jí)控制:廢氣溫度與煤氣支管流量組成串級(jí)調(diào)節(jié)回路,廢氣溫度調(diào)節(jié)器的輸出作為煤氣支管流量調(diào)節(jié)器的外給定值。
·煤氣支管流量與冷風(fēng)支管流量的比值控制:煤氣支管流量與助燃風(fēng)支管流量組成配比調(diào)節(jié)回路,以煤氣支管流量作為比值器的輸入,比值器的輸出作為助燃風(fēng)支管流量調(diào)節(jié)器的外給定值。

2)功能碼







  4.2 VB與PLC通信的實(shí)現(xiàn)

  以下舉例說明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與PLC通信的實(shí)現(xiàn)。

  1)控制要求:控制PLC的起動(dòng)、停止,并顯示運(yùn)行狀態(tài)(綠色為運(yùn)行,紅色為停止)
內(nèi)容:
    2)功能碼







  4.2 VB與PLC通信的實(shí)現(xiàn)

  以下舉例說明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與PLC通信的實(shí)現(xiàn)。

  1)控制要求:控制PLC的起動(dòng)、停止,并顯示運(yùn)行狀態(tài)(綠色為運(yùn)行,紅色為停止);能夠用交替型按鈕控制Y0,Y1,并用指示燈顯示Y0,Y1狀態(tài)(綠色為運(yùn)行,紅色為停止);能夠?qū)256,D512兩個(gè)寄存器進(jìn)行數(shù)值寫入的操作。

  2)實(shí)現(xiàn)思路:PLC起動(dòng)停止的標(biāo)志位為M1072,查DVP協(xié)議,知道地址為H0C30,按功能碼01操作; 同樣Y0,Y1的地址分別為H0500,H0501。寫入FF00為ON,0000為OFF,按功能碼05操作;D256,D512地址分別為H1100,H1200,按功能碼06操作即可。

  3)VB接口的設(shè)計(jì)如圖10所示。

圖10
圖10 監(jiān)控程序界面




  用按鈕控制PLC的起動(dòng)停止,Y0、Y1的ON/OFF及D256、D512寫完數(shù)據(jù)的發(fā)送;用Shape組件做指示燈,表示PLC的運(yùn)行狀態(tài)和Y的狀態(tài);用timer組件不停的讀取M1072的狀態(tài),以判斷PLC的運(yùn)行情況;用MScomm控件實(shí)現(xiàn)PC與PLC的通信。
4)編程實(shí)現(xiàn)的代碼構(gòu)成

 ?。?) LRC算法校驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)

   Public Function LRC(str As bbbbbb) As bbbbbb
      c = 0
      l = Len(str)
      For c = c + 1 To l
      c_data = Mid$(str, c, 2)
      d_lrc = d_lrc + Val("&H" + c_data)
      c = c + 1
      Next c
      If d_lrc > &HFF Then
      d_lrc = d_lrc Mod &H100
      End If
      h_lrc = Hex(&HFF - d_lrc + 1)
      If Len(h_lrc) > 2 Then
       h_lrc = Mid(h_lrc, Len(h_lrc) - 1, 2)
      End If
      LRC = h_lrc
      End Function


 ?。?) 運(yùn)行的開始就判斷PLC的狀態(tài)并設(shè)置標(biāo)志位

      Rem 初次運(yùn)行打開串口,并顯示PLC運(yùn)行狀態(tài)
      Private Sub bbbb_Load()
      Dim s1 As bbbbbb
      Dim s2 As bbbbbb
      Dim s22 As bbbbbb
      Dim s3 As bbbbbb
      Dim s4 As bbbbbb
      MSComm1.PortOpen = True
      s2 = "01010C300001"
      s22 = LRC(s2)
      s1 = ":" + s2 + s22 + Chr$(13) + Chr$(10)
      MSComm1.Output = s1
      s3 = MSComm1.bbbbb
      s4 = Mid$(s, 6, 8)
      If s4 = "0C30FF00" Then
        plc = 1 Rem PLC為運(yùn)行標(biāo)志
      Else
        plc = 0 Rem PLC為停止標(biāo)志
      End If
      End Sub


  (3) 下面一段為用指示燈表示PLC的運(yùn)行狀態(tài)


      Private Sub Timer5_Timer()
      Dim s1 As bbbbbb
      Dim s2 As bbbbbb
      Dim s22
      Dim s3 As bbbbbb
      Dim s4 As bbbbbb
      s2 = "01010C300001"
      s22 = LRC(s2)
      s1 = ":" + s2 + s22 + Chr$(13) + Chr$(10)
      MSComm1.Output = s1
      s3 = MSComm1.bbbbb
      s4 = Mid$(s3, 8, 2)
      If s4 = "31" Then
        plc = 1 Rem PLC為運(yùn)行標(biāo)志
      Else: If s4 = "30" Then plc = 0 Rem PLC為停止標(biāo)志
      End If
      If plc = 1 Then
        Label2.Caption = "PLC正在運(yùn)行......"
        Shape1.FillColor = RGB(0, 255, 0) Rem green
      Else
      Label2.Caption = "PLC已經(jīng)停止"
        Shape1.FillColor = RGB(255, 0, 0) Rem red
      End If

      End Sub


(4) PLC的起動(dòng)與停止

      Rem 起動(dòng)PLC
      Private Sub start_Click()
      Dim strout As bbbbbb
      Timer5.Enabled = False
      str = "00050C30FF00"

      Rem M1072 為PLC起動(dòng)停止標(biāo)志位。查地址表,M1072為OC30.FF00為置ON,0000為置OFF。
      Rem 以上都是固定格式,要牢記。

      LRCC = LRC(str) Rem 計(jì)算 str的lrc校驗(yàn)碼。
      strout = ":" + str + LRCC + Chr$(13) + Chr$(10) Rem 欲傳送之?dāng)?shù)據(jù)。13為D,10為A
      MSComm1.Output = strout
      Timer5.Enabled = True
      End Sub
      Rem 停止PLC
      Private Sub stop_Click()
      Dim strout As bbbbbb
      Timer5.Enabled = False
      str = "00050C300000"
      LRCC = LRC(str)
      strout = ":" + str + LRCC + Chr$(13) + Chr$(10)
      MSComm1.Output = strout
      Timer5.Enabled = True
      End Sub
  Y0、Y1的ON/OFF與PLC起動(dòng)/停止的控制方式相同,指示燈的表示方式也相同。D256,D512數(shù)據(jù)寫入的操作類似,限于篇幅其它代碼就不再列出了。
  5 結(jié)束語(yǔ)
  VB語(yǔ)言易于編程使用,為與串行設(shè)備的通信提供了很大的方便。臺(tái)達(dá)PLC采用標(biāo)準(zhǔn)的目前廣為流行的MODBUS協(xié)議,為實(shí)現(xiàn)PLC與監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信提供了簡(jiǎn)化的平臺(tái)。由于臺(tái)達(dá)所有的機(jī)電產(chǎn)品都支持MODBUS協(xié)議,所以,掌握了VB與PLC通信過程,也就等于掌握了PC與臺(tái)達(dá)所有機(jī)電產(chǎn)品的通信。

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