基于PLC的GateWay技術在轉爐自動化中的應用

王軼

（濟鋼集團有限公司自動化部，山東 濟南 250101）

基于PLC的GateWay技術在轉爐自動化中的應用

王軼

（濟鋼集團有限公司自動化部，山東 濟南 250101）

濟鋼210 t轉爐自動化系統以Control Logix系列PLC為硬件，采用Control Logix5561 CPU，軟件采用RSLogix5000 V16.0，建立L2級和L1級系統之間網關，保證了轉爐生產自動化控制中不同系統之間數據的快速、安全、準確傳遞。

網關；PLC；轉爐自動化；GateWay技術

1 前言

濟鋼210 t轉爐生產線轉爐作業區包括爐體傾動、氧槍、本體儀表吹煉、汽化冷卻、副槍和投料等系統，外圍系統包括LT干法除塵、皮帶上料、鐵水倒灌站、KR脫硫站、爐后CAS站以及后續的LF精煉爐和RH精煉爐等。該轉爐自動化系統采用SDM靜動態模型，L2級模型系統需要及時、準確地獲取L1級數據，同時下發冶煉指令到L1級，且各L1級子系統之間也需要獲取相關狀態數據。在轉爐吹煉操作時，傾動、氧槍、副槍、投料等系統同時參與控制才能完成終點鋼水成分和溫度控制，副槍需要傾動的爐體狀態數據、儀表的吹氧量數據，傾動系統需要副槍動作的狀態，L2級需要隨時與氧槍、本體、副槍和投料系統交換數據，以獲得當前的冶煉信息，并通過模型計算，下發新的槍位、吹氧量、加料指令以及給副槍測量觸發信號等。系統對數據通訊的傳輸速度、數據的精確性和可靠性以及網絡的穩定性都提出很高的要求。為此，在轉爐自動化系統中采用基于Control Logix系列PLC的GateWay網關技術。

2 網關的實現

轉爐自動化系統網關采用Rockwell的PLC作為硬件載體，CPU采用Control Logix5561，1個Control-Net通訊模塊1756-CNB用于L1級PLC通信，1個以太網模塊1756-ENBT負責與L2級通信，軟件采用RSLogix5000 V16.0，使用梯形圖編程。網絡配置如圖1所示，GateWay介于L2級和L1級系統之間，接收L2級的指令數據下發給指定的L1級子系統，同時將L1級數據上傳至L2級，必要時也可完成L1級系統之間的數據交換。GateWay與L2之間通過以太網連接，與L1級通過ControlNet方式連接。

GateWay網關與L2級之間以Control Logix提供的MSG消息服務來完成數據的傳遞，L2級一側運行PLC的驅動(由Delphi7開發)，負責解析GateWay網關發送來的數據包，轉換成模型系統需要的格式后存儲在L2級Oracle數據庫中，同時將L2級下發的指令轉換成MSG格式后發給GateWay網關。

圖1 轉爐自動化系統網絡配置

以L2級獲取本體儀表系統的氧流量（Actual Oxygen Flow Rate）為例建立通訊連接。

1）建立Message結構的標簽。在Control Logix的用戶自定義數據類型中建立Message結構的標簽，如圖2所示，用于記錄指令的通訊組態和執行情況。在Message結構中，每一個成員數據類型可根據通訊數據內容定義，此處數據為模擬量，定義為DINT，完成結構類型的定義后，將在通訊程序段建立的標簽分配給某條MSG指令。

圖2 Message結構定義

對MSG進行組態。進入MSG組態界面，由于L1級也采用了同系列PLC，此處將MSG類型設置為CIP Data Table Read/ Write，表示此MSG對Control Logix控制器進行讀寫，再設置源數據和目標數據以及數據源的數量。

2）數據讀取。完成MSG的組態后，可在程序段中編寫數據的讀寫指令，首先從L1級PLC讀取需要的數據至緩沖區。為了提高系統的通訊效率，采用了時間戳觸發方式來判斷目前的數據是否為新的數據，即通訊的PLC之間采用Trigger脈沖計數，發送方判斷為新的數據時給Trigger加1，接收方PLC收到變化的Trigger值時刷新數據，這樣避免了頻繁交換舊數據帶來的通訊負荷。

3）數據發送。當接收到新數據時，將新的數據MOV到發送緩沖區，等待L2級讀取。同樣，Gate-Way讀取L2級發送來的數據到接收緩沖區，再轉發L1級PLC。而各L1級系統之間的通訊，由于并未涉及與L2的數據交換，采用各L1級之間的直接MSG通訊，減少了由GateWay中轉帶來的通訊延遲。在特殊情況下，也可通過GateWay來完成數據傳遞。

3 結語

轉爐自動化系統網關以PLC作為硬件，穩定性好，以Message方式通訊，具有響應快、可靠性高的優點，且采用了Trigger時間戳來辨識數據的刷新，降低了無效數據交換造成資源浪費，減輕了系統負擔，便于故障查找和維護。應用過程中，通過對GateWay網關PLC數據的在線監控，多次查找出系統的故障原因，保證了濟鋼210 t轉爐穩定運行。

Application of the GateWay Technique Based on PLC in Converter Automation

WANG Yi
（The Automation Department of Jinan Iron and Steel Group Corporation,Jinan 250101,China）

Jinan Steel used the Control Logix series PLC as hardware,Control Logix5561 CPU and RSLogix5000 V16.0 as software in the 210 t converter automation system,establishing the gateway between systems in L1 level and L2 level,insuring the data between different systems in the converter automation system transferring fast,safely and accurately.

gateway;PLC;converter automation;GateWay technique

TP393.03

A

1004-4620（2011）04-0054-01

2011-05-23

王軼，男，1981年生，2005年畢業于江西理工大學電氣工程及其自動化專業。現為濟鋼自動化部助理工程師，從事鋼鐵生產過程的自動化系統技術開發工作。