對(duì)遠(yuǎn)距離分散生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)集中控制的一種方案

王英 唐銀鋼鐵有限公司

隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，在現(xiàn)代化工廠中，早已經(jīng)告別了過(guò)去原始落后的生產(chǎn)方式，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控、管理，基本都可以由操作人員在中控室通過(guò)電腦畫(huà)面完成，人不需要去現(xiàn)場(chǎng)，大大提高了生產(chǎn)效率和安全性，降低了人力成本，提高了企業(yè)利潤(rùn)。

在實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中，一個(gè)完整的生產(chǎn)過(guò)程由許多環(huán)節(jié)組成，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)在位置上往往并不集中，而是分散開(kāi)來(lái)，相距甚遠(yuǎn)。那么如何對(duì)這些生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)集中控制呢？本文給出一種設(shè)計(jì)方案。

由于距離過(guò)遠(yuǎn)，使用信號(hào)電纜將現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備連接到一個(gè)PLC站顯然是不可行的。以工控中常用的電流型模擬量信號(hào)為例，信號(hào)輸出端的負(fù)載能力必須大于信號(hào)輸入端的內(nèi)阻與傳輸線的電阻之和，傳輸距離過(guò)長(zhǎng)必然會(huì)造成信號(hào)衰減，而且極易引入干擾，造成數(shù)據(jù)偏差過(guò)大，甚至完全沒(méi)有信號(hào)。而大量的電纜使用所造成的成本問(wèn)題，也是無(wú)法承受的。因此，必須采用分站接入，集中控制的方式。在每個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)布置一個(gè)PLC分站，這個(gè)分站具備獨(dú)立運(yùn)行和通訊的能力，再將各個(gè)分站通過(guò)光纖通訊匯集到中控。這樣就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)中控室控制整個(gè)生產(chǎn)流程。

這個(gè)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)穩(wěn)定。由于對(duì)各處生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)行分站控制，因此信號(hào)線路路徑短，不易受干擾，信號(hào)時(shí)延小響應(yīng)及時(shí)。而光纖通訊即使距離較遠(yuǎn)，也能保證信號(hào)質(zhì)量，以及充裕的帶寬，不會(huì)造成通信堵塞。

（2）易于施工和維護(hù)。各個(gè)分站彼此獨(dú)立運(yùn)行，互不干擾。即使某個(gè)分站故障，其他分站不受影響。分站設(shè)置在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，布線非常方便，線路清晰易于以后排查故障。光纖通訊線路使用一根光纖即可，便于施工。

（3）系統(tǒng)成本較低。由于采用光纖通訊，節(jié)省了大量電纜投入，并且集中控制方式節(jié)省了大量人力物力。

下面以一個(gè)燒結(jié)廠為例，詳細(xì)介紹此方案。

燒結(jié)是為高爐冶煉提供“精料”的一種加工方法。目前燒結(jié)廠普遍使用帶式燒結(jié)機(jī)，組成環(huán)節(jié)包括上料系統(tǒng)、配料室配料系統(tǒng)、一次混合、二次混合（也叫制粒）、燒結(jié)、環(huán)冷、篩分系統(tǒng)，以及余熱回收（包括軟化水設(shè)備）、循環(huán)水、煤氣預(yù)熱爐、除塵、環(huán)保脫硫等輔助設(shè)備。

生產(chǎn)過(guò)程比較復(fù)雜，因此燒結(jié)廠占地面積較大。按照生產(chǎn)流程和位置，設(shè)置預(yù)配料，配料，燒結(jié)，冷篩，余熱回收，主排，脫硫，共7個(gè)PLC分站。各分站使用AB系列PLC模塊建站。CPU模塊選用1756-L61，通訊模塊選用1756-ENBT，光纖收發(fā)器使用TP-LINK千兆單模單纖收發(fā)器TL-FC311A-3型，傳輸距離可達(dá)3公里，完全滿(mǎn)足燒結(jié)廠使用需求。中控室使用一臺(tái)思科SG95-24-CN型全千兆24口交換機(jī)，用以連接各個(gè)分站通訊，以及上位機(jī)的接入，組建控制網(wǎng)絡(luò)。

結(jié)構(gòu)框圖如下：

這樣的系統(tǒng)設(shè)置，不僅能夠滿(mǎn)足目前的生產(chǎn)需求，而且未來(lái)如果需要對(duì)某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行升級(jí)改造，也會(huì)非常方便，結(jié)構(gòu)清晰，易于施工。

如果對(duì)系統(tǒng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力有進(jìn)一步要求，可以給每個(gè)分站鋪設(shè)兩根光纖，并且走不同路徑。一根正常使用，一根應(yīng)急備用，以防因意外導(dǎo)致光纖故障時(shí)，可以馬上啟用備用光纖，迅速恢復(fù)通訊，避免長(zhǎng)時(shí)間延誤給生產(chǎn)造成損失。

如果需要增加監(jiān)控設(shè)備，可以在每個(gè)分站增設(shè)一臺(tái)POE交換機(jī)，使用網(wǎng)絡(luò)攝像頭，通過(guò)與PLC共用的光纖將視頻信號(hào)傳輸?shù)街锌厥摇３杀镜土O(jiān)控效果好，而且不易受干擾，易于維護(hù)。