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摘要 本文介绍了水处理系统的自动化网络，并对以太网通讯的技术及通讯功能进行了重点说明。
关键词 自动化 网络 通讯
1、系统概况
济钢新炼钢工程包括建设一座120t转炉、混铁炉、铁水予处理、一套LF/VD、一套大板坯连铸机以及外围配套公辅设施。济钢精炼连铸工程水处理系统是120t转炉,精炼、连铸的总供水系统。主要分为连铸转炉净环系统，连铸转炉浊环系统，连铸转炉软水系统，连铸转炉冷媒水系统，VD浊环水系统，加药间系统，连铸精炼管廊内、外集水坑系统。
精炼连铸工程水处理系统自动化控制分为基础自动化和过程自动化，基础自动化控制中心采用PLC控制， PLC系统为施耐德公司的QUANTUM系列和Momentum系列控制器；过程自动化部分由5台上位机组成，其中一台为服务器，其余4台为客户机，通过上位机上的CRT画面，可以对所有设备进行在线监控，各系统之间通过工业Ethernet进行通讯。
2、自动化系统构成
2.1基础自动化控制系统构成
电控系统包括以下部分：
1)中心泵站电气控制系统（1#PLC）：
主CPU采用施耐德公司QUANTUM系列的140CPU43412，由301AP、302AP、303AP、304AP四个机架和一个HMI工作站构成。设备放置在中心泵站主控室。正常生产时所有水系统的监视和控制均在HMI工作站的CRT上完成。
2)VD浊环过滤电气控制系统（2#PLC）：
一台主机为QUANTUM系列的140CPU43412，设2个远程站，由305AP、306AP、307AP三个机架和2个HMI工作站构成。PLC设备放置在VD过滤器控制室，HMI工作站放置在中心泵站主控室。
浓缩池及泥浆泵站系统：由PLC柜308AP一个10槽机架构成，作为2#PLC系统的一个远程站，放置在VD过滤器控制室。
3)高效斜板沉淀池(二次沉淀池)电气控制系统（3#PLC）：
CPU采用QUANTUM系列的140CPU11302，由PLC机架309AP和一个HMI构成，放置在旋流沉淀池三层控制室。
4)中心泵站仪表控制系统（4#PLC）：CPU采用QUANTUM系列的 140CPU43412，由两个机架构成。控制柜放置在中心泵站主控室。
5)旋流沉淀池(一次沉淀池)电气控制系统（6#PLC）：
由一套Momentum控制器构成，不设HMI工作站。放置在旋流沉淀池低压配
电室低压屏内。
6)事故水塔电气控制系统（7#PLC）：
由一套Momentum控制器构成，不设HMI工作站。放置在事故水塔内。PLC系统的网络地址如表1
2.2过程自动化控制系统构成
过程自动化部分由5台上位机组成，其中一台为服务器，其余4台为客户机，通过上位机上的CRT画面，可以对所有设备进行在线监控，完成各个工艺设备的顺序控制，故障报警处理及显示，历史趋势及历史数据的读取。其网络地址分配如表2。
2.3系统网络
过程自动化部分的上位机与基础自动化部分的控制站构成网络系统，系统网络画面如图1所示。
网络中各系统通过PLC的通讯模板NOE或以太网口上挂Ethernet，数据交换通过100M以太网来实现，主控制设在中心泵站控制室，其它系统控制室仅在设备调试和事故状态下使用，正常运行时，不再设操作人员。对设备的在线监控均为中心泵站控制室HMI操作站完成。
整个水处理系统通过交换机与精炼连铸、转炉等组成上一级环形管理网。每个PLC由Ethernet通讯模板提供自己的网络链接Web页，用户可通过国际互联网用浏览器来浏览本系统的运行状况和生产情况。
3、以太网通讯技术
3.1 以TCP/IP为标准协议的以太网通讯能实现以下功能：
在控制器间执行对等通讯
为控制器编制程序
使标准的PC服务器能够用于简单的集中式程序归档
使控制器和主机系统间的通讯成为一体
通过工业以太网与控制器通讯
允许使用标准的PC Web浏览器，以获取系统状态，诊断信息和用户自定义网页的操作和浏览。
3.2背靠背网络配置方式
在网络中，对分散的远距离的设备可通过背靠背配置方式建立网络。
在本系统中，2#、3#、6#、7#PLC系统的电控室距离中心泵站主控室较远，而且在正常生产时，它们的电控室属于无人值守区，对设备的操作和监控都在中心泵站主控室进行。为此它们采用了背靠背网络配置方式来建立网络并进行通讯。
如图2所示：
其中，光纤接收器是用来扩展局域网中各分散设备的连接长度。
交换机是一个多端口的网络部件，它能够接收由任一端口发来的数据帧，暂时存储，然后再把它转发到另一端口。它是属于数据链路层上的硬件设备，它的基本功能也是路径选择和数据交换，通常是由软件完成路径选择功能，而由硬件连接来实现数据交换。
4、网络通讯
4.1上位画面监控
水系统中，旋流沉淀池(6#PLC)的3、4号泵，高效斜板沉淀池(3#PLC)及中心泵站（1#PLC）的2、7泵组共同组成了连铸转炉浊环系统，如图3所示，可以通过上位机的CRT画面，在线监控水池的液位、管道的压力、流量及水泵电机的电流等参数，对工艺设备进行顺序控制，故障报警显示，重要历史趋势及历史数据的读取等。
4.2PLC系统间的数据交换
以1#PLC输出数据给2#PLC为例：
对于1#PLC在组态软件Concept2.5中的配置分以下三步：
4.2.1打开Config extensions 菜单，在TCP/IP Ethernet 滚动栏中，选择配置的通讯模板的个数。
4.2.2打开硬件配置中的I/O Map ，在本地站的配置中选择通讯摸板140NOE77100。
4.2.3在Ethernet/I/O Scanner中配置如图4，将实现1#PLC系统中输出寄存器（地址为400086）的数值传输到2#PLC系统中的寄存器（地址为400500）内。
对于2#PLC在组态软件Concept2.5中的配置仅设置前两步即可。
4.3从浏览器浏览PLC系统的运行情况
从上位机的浏览器打开的1#PLC系统的运行情况如图5所示。
通过本网页，可以实现以下功能：
浏览本地站的配置及远程站I/O的状态。
浏览控制器的状态及以太网的状态。
实现网络数据的监控。
浏览NOE模板的配置、属性和状态诊断。
在线技术支持。
5、结束语
自动化网络系统自去年投用以来，运行安全可靠。数据交换准确、高速，并且监控画面清晰，切换灵活，已实现了对远距离设备的在线监控，自动化程度比较高，减少了劳动强度,提高了劳动生产率,满足了生产过程的自动化控制，值得推广。 |
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发表于 2006-12-30 08:48:18
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