虛擬煤氣熱值儀

郝軍強（安陽鋼鐵股份有限公司，河南 安陽　455004）

虛擬煤氣熱值儀

郝軍強
（安陽鋼鐵股份有限公司，河南 安陽455004）

摘要：隨著工業控制規模的不斷增大，快速、實時的工業網絡通信成為現代化制造發展的必經之路。通訊編程技術在工業生產的應用有巨大潛力，體現在應用平臺廣泛、投入成本低廉，不需要專業的工業軟件平臺系統資源占用少，能夠做到高效快速。

關鍵詞：以太網；西門子；套接字

中圖分類號：TQ542

文獻標識碼：A

文章編號：1671-864X（2015）05-0194-02

作者簡介：郝軍強，河南.安陽，安陽鋼鐵股份有限公司。

Virtual instrument gas calorific value

Hao Junqiang
（Anyang Iron and Steel Stock Co. ，LtdHenanAnyang455004）

ABSTRACT：With the increasing scale of industrial control， fast， real-time network communication has become the only way which must be passed of modern manufacturing industry development. Communication programming technology has great potential in the application of industrial production， reflected in the application platform widely， low investment cost，does not require specialized software platform occupy less system resources， to achieve rapid and efficient.

KEY WORDS：Ethernet；Siemens；Socket

前言

安鋼熱處理車間，加熱爐由于使用的煤氣熱值儀，煤氣檢測設備不夠穩定或損壞時，很難準確獲得煤氣熱值信息，就不能將煤氣熱值信息發送給熱處理爐，熱處理爐無法獲取煤氣熱值的準確信息，按照自動控制系統設定，熱處理爐是必須停止生產的，從而直接影響生產，對熱處理鋼的質量和生產效率都是有很大影響。我們有三種對策可供選擇，更換新設備，經濟性不好；人工計算錄入數據，勞動量大；計算機編程，完全自動化，經濟可靠，便與實施。

隨著自動化和控制工程師需要與網絡打交道的機會越來越多，聯網的愿望和需要也正在逐漸高漲。在數據采集和數據傳輸應用中，大多數工程師已將以太網協議應用于數據采集與監視控制系統和工廠的診斷、測試及維護。由此產生了人機界面及各種組態軟件產品，這些產品的出現簡化了對PLC的控制、操作，使PLC的應用更加方便。但也有其共同的缺點，價格普遍偏高和可二次開發性較差。VB作為“原始”的編程語言，兼具了上述兩方面的優勢。本文是一個技改項目來討論如何通過VB實現PC機與PLC的以太網通信問題。

一、概況

熱處理爐是我廠重要的設備，由國外廠商設計，自動化控制技術復雜，熱處理爐在工作時對煤氣熱值要求嚴格，控制系統設定正常煤氣熱值在1500到3000，低于或超過這個范圍熱處理爐就會停爐保護。由于熱處理爐的煤氣熱值儀工作不穩定，引起向熱處理爐自動控制系統提供的數據不穩定，導致停爐影響生產。

二、存在的問題及原因分析

熱處理爐自2009年投產至今，已有5年的時間，煤氣熱值儀是其重要的設備之一，煤氣熱值儀是通過將化學反映轉化為電信號的儀器，其正常工作期限只有2年，現今故障頻發，導致停爐停產故障。

通過對我廠熱處理爐停爐原因的調查，發現：1、熱處理爐故障頻發，每月故障率超過車間指標要求。2、煤氣熱值儀故障是造成加熱爐故障停爐的主要原因，約占故障停爐總次數的80%以上。

三、研究對策

有三種方案可供選擇：

1.更換新設備，經濟性不好；

2.人工計算錄入數據，勞動量大；

3.計算機編程，完全自動化，經濟可靠，便與實施。

最終選擇使用計算機編程，來解決煤氣熱值數據不穩定的問題。安鋼計量管理信息系統網站，有著實時的煤氣加壓站數據信息。這樣我們就省去了設備，減少了人力維護，編程做出的是一臺“虛擬煤氣熱值儀”。

其中以太網通訊編程是整個系統的核心，以是研究的以太網通訊系統的數據流程圖，我們將按照這個方案進行實施。

四、解決方案

1.西門子以太網通訊。

（1）TCP/IP以太網∶ TCP/IP傳輸控制協議，提供了數據流通信，但并不將數據封裝成消息塊，因而用戶并不接收到每一個任務的確認信號。支持面向TCP/IP的Socket，支持給予TCP/IP的發送和接收，使得設備在工業以太網上的通信非常容易。該協議支持大數據量的數據傳輸。通過該以太網，SIMATIC S7可以通過建立TCP連接來發送/接收數據。

（2）S7 工業以太網：主要底層還是基于ISO傳輸或者ISO on TCP以太網的協議，該以太網在ISO/OSI的第7層應用層上確認對方的數據傳輸該連接，可用于所有S7/M7設備。 SIMATIC S7/M7-300/400站之間數據的可靠傳輸（使用“BSEND/BRCV”或“PUT/ GET” SFB）。 高速，不可靠數據傳輸取決于對方與時間相關的操作（使用“USEND/URECV”SFB）。

（3）ProfiNet以太網：PROFINET囊括了諸如實時以太網、運動控制、分布式自動化、故障安全以及網絡安全等功能，可以更好的兼容工業以太網和現場總線PROFIBUS技術。PROFINET其功能包括8個主要的模塊，依次為實時通信、分布式現場設備、運動控制、分布式自動化、網絡安裝、IT標準和信息安全、故障安全和過程自動化。

在眾多西門子以太網方案中，最為簡單方便的TCP/IP以太網來完成此項目。

2.西門子通訊功能塊FC5和FC6。

通信功能塊 FC5 "AG_SEND" 和 FC6 "AG_RECV"的特點：

（1）FC5和FC6是異步通信方式。

（2）通過OB1調用這些功能塊 。

（3）它們的執行可能需要多個OB1循環。

（4）FC5通過輸入參數 "ACT"激活。

（5）由"DONE"或 "ERROR"表示任務結束。

（6）AG_SEND 和 AG_RECV能夠同時通過同一連接通信。

（7）最新版本的功能塊 FC5 "AG_SEND"和 FC6 "AG_RCV"

S7程序包含從SIMATIC_NET_CP 庫中對通信功能塊FC5 "AG_ SEND"和 FC6 "AG_RCV"的調用。FC5 "AG_SEND"用于向另外的S7站、計算機站或者第三方的系統發送數據。FC6 "AG_RECV" 用于從另外的S7站、計算機站或者第三方的系統接收數。

3.編程。

計算機編程使用模塊化，把軟件分為3個部分：網站數據抓取模塊；數據轉換及運算模塊；連接西門子PLC通訊模塊。3個部分分別獨立編程，然后單獨測試，最后整合所有模塊，形成完整的程序，這樣的編程方案好處在于，每個模塊以后都可以變化成為新的軟件。

（1）網站數據抓取模塊：

網站獲取數據是通過將網站在程序內運行，通過抓包的方式，將數據提取下來。

（2）數據轉換及運算模塊。

（3）連接西門子PLC通訊模塊：

使用TCP/IP通訊協議，編程軟件端作為服務器端偵聽，如果和西門子PLC工業以太網絡連通，西門子PLC就作為客戶端，接收軟件發送的數據包。

4.虛擬煤氣熱值儀。

虛擬煤氣熱值儀不僅實現了以太網通訊，并且做到了同時連接兩個不同的以太網， 實時的獲取數據和發送數據，做到了設計之初設定的目標，使用以太網通訊的“虛擬煤氣熱值儀”。

五、結語

我們對2014年7月份至2015年2月份熱處理爐故障原因及頻次進行統計匯總，使用了計算機與西門子PLC以太網通訊編程模塊后，再次調查，發現：1、熱處理爐故障減少，每月故障率低于車間指標要求。2、煤氣熱值儀故障為零的已不構成主要原因，約占故障停爐總次數的0%。

因煤氣熱值而引起的故障為零，癥結已經解決，效果顯著。通過使用“虛擬煤氣熱值儀”系統，熱處理爐不再因煤氣熱值問題而停爐停產了。經用戶單位檢驗，燃氣熱值信息與計算值及檢驗值幾乎一致，改進使系統的可靠性、準確性得以加強，不但滿足了用戶的工藝技術要求，年經濟效益費用在108萬元，同時大大減輕了現場維護人員的工作量。

參考文獻：

[1]CSND論壇[A/OL]bbs.csdn.net/forums/VB_Network，2014-04。

[2]孫雨萍.“電機學”特色教學體系研究[J].電氣電子教學學報∶2010（2）42～45。