Devicenet在八鋼120噸轉爐傾動控制系統的應用

張硯北

摘 要：八鋼120噸轉爐傾動的控制系統基于Devicenet現場總線技術建成，DeviceNet現場總線技術的應用可以節省大量費用，使設備故障率大大下降，且能夠迅速判定與排除故障點。系統監控更加方便、智能化。為我廠的降本增效工作做出了貢獻。

關鍵詞：Devicenet；現場總線技術

1、引言

隨著科技的進步，時代的發展，Devicenet現場總線技術以低成本、易維護、智能化的優勢，得到了廣泛的應用。通過一根通訊纜將工業設備的信號（如：開關信號，傳感器信號，變頻器信號等各種現場信號）傳輸到網絡，就實現了對整個網上各站點供電及通訊，相對于點對點的控制方式，節省大量的電纜，橋架等。不但縮短了安裝時間，而且降低了安裝費用。從控制上來看：利用網絡通訊及“軟”I/O方式，也節約了I/O模塊和大筆資金。如對變頻器的指令以及信號的反饋等參數，都可從DeviceNet網絡通訊實現。

2、工藝過程簡介

轉爐自動化控制系統監控范圍從1座120t轉爐加入廢鋼和鐵水開始，直到吹煉、出鋼、吹氬喂絲結束，鋼包稱重吊走為止的整個冶煉過程。為有效地控制整個生產過程，根據生產工藝的連貫性、分布位置及控制要求，對控制系統分區域、分級進行配置，采用網絡技術，構成生產工藝對象的三電自動化控制系統的分級結構。主要完成設備的順序控制，聯鎖控制，位置控制，速度控制，參數調節，故障檢測與報警，現場數據采集等任務，它是保證工藝設備正常運行的關鍵。其中傾動控制系統基于Devicenet現場總線技術建成。

3、Devicenet現場總線技術

Devicenet協議是一個簡單、廉價而且高效的協議，適用于最低層的現場總線，例如：開關信號，傳感器信號，變頻器信號等各種現場信號和其他控制單元的網絡。Devicenet使用"生產者-消費者"通訊模型以及CAN協議的基本原理。DeviceNet發送節點生產網絡上的數據，而DeviceNet接收節點則消費網絡上的數據；兩個或多個設備之間的通信總是符合基于連接的通訊模式。可通過DeviceNet連接的設備包括從簡單的擋光板到復雜的真空泵各種半導體產品。DeviceNet所提供的直接互連性不僅改善了設備間的通信，而且同時提供了相當重要的設備級診斷功能，這是通過硬接線I/O接口很難實現的。除了提供OSI模型的第7層（應用層）定義之外，DeviceNet規范還定義了部分第1層（物理收發器）和第0層（傳輸介質）。Devicenet網絡最大可以操作64個節點，可用的通訊波特率分別為125kbps、250kbps和500kbps三種。設備可由DeviceNet總線供電（最大總電流8A）或使用獨立電源供電。DeviceNet網絡電纜傳送網絡通訊信號，并可以給網絡設備供電。Devicenet設備的物理接口可在系統運行時連接到網絡或從網絡斷開，并具有極性反接保護功能。可通過同一個網絡，在處理數據交換的同時對DeviceNet設備進行配置和參數設置，這樣使復雜系統的試運行和維護變得比較簡單。

4、DeviceNet網絡的應用

（1）控制系統概述

控制系統采用AB 1756系列產品，DevicelNet網絡遠程I/O控制站采用圖爾克系列模塊，主PLC控制器與上位機采用EtherNet-IP網絡進行數據通訊。主PLC控制器之間采用ControlNet網絡進行信號傳輸，主PLC控制器與遠程I/O控制站采用DevicelNet網絡進行信號傳輸。控制系統網絡拓撲如圖2所示。

圖2控制系統網絡拓撲圖

（2）遠程操作站由圖爾克的耦合器模塊、電源模塊、輸入以及輸出模塊組成。各個遠程站之間僅用一條通訊電纜將耦合器模塊串聯連接到1756-DNB模塊，通過耦合器的地址撥碼以及站內的I/O分配與主控制器進行通訊，用于控制整個設備網絡。

（3）操作人員通過intouch監控界面方式，在操作室可以隨時訪問和控制設備網上的一些站點，根據生產需要調整控制參數，又可以監控站點上現場設備的工作狀態，例如傾動角度、搖桿狀態等參數，以確保各設備正常工作。

5、DeviceNet網絡的維護及故障處理

（1）通訊干擾問題。我廠運轉調試階段曾經發生過某些站點的狀態顯示（控制室intouch人機界面）與其實際工作狀態有時不相一致或控制命令執行不嚴格現象。經診斷及分析，我們主要采取了以下措施。

1）檢查并緊固各終端電阻，防止信號反射。終端電阻是為了消除在通信電纜中的信號反射，在通信過程中，阻抗不連續和阻抗不匹配導致信號反射。為檢查終端電阻工作是否正常，可以在斷電（只有在預防性維護或系統故障時才可以）的情況下，測量網上任何兩個CAN-H（藍色線）與 CAN-L（白色線）端子之間的電阻應在75Ω左右即可。由于信號在電纜上的傳輸是雙向的，因此，在通訊電纜的另一端可跨接一個同樣大小的終端電阻。

2）可靠連接DeviceNet網絡的接地導線，消除外界噪音干擾。為防止環流，信號電纜的屏蔽線僅能在一端接地。接地點最好從最接近網絡的物理中心站點處引出，以達到最佳效果，最大限度的消除噪音干擾.我廠的接地線是從PLC機架的掃描器站點引出的.接地方法為：將V-與Shield及Drain與PE可靠連接

此外，為保證數據傳輸穩定，信號通訊可靠，動力電纜與通訊電纜應分開分層敷設。若動力電纜與通訊電纜共用線槽時，通訊電纜應穿帶屏蔽的金屬管布線。站點之間距離較遠或通訊電纜總長度較大時，應使用4*1及以上的通訊電纜。

（2）若設備某站點發生故障，根據模塊報警信息確認軟件硬件問題，更換硬件時保證硬件型號版本相同。若換上不同型號的備件，則利用軟件RSNetWork for DeviceNet 掃描該網絡，檢測到的該物理站點（EDS）與掃描列表（Scan list）不一致，這時，重新組態一下掃描列表再下裝到耦合器模塊，此站才能正常工作。

6、小結

綜上所述，DeviceNet現場總線技術在我廠120噸轉爐傾動的控制系統的應用可以節省大量費用，使設備故障率大大下降，且能夠迅速判定與排除故障點。系統監控更加方便、智能化。為我廠的降本增效工作做出了貢獻。

（作者單位：新疆八一鋼鐵股份有限公司第二煉鋼廠）