串口適配器在礦熱爐全電量檢測系統上的應用

靜陽

大連重工機電設備成套有限公司 遼寧大連 116000

1 概述

礦熱爐通過冶煉變壓器，將35KV（或110KV）高壓電變成低壓后，經由短網、軟銅線等導入電極，電極插入爐料內，經過電極電弧熱和爐料電阻熱使爐料反應生成產品。生產人員根據電爐變一次側、短網側、電極側的電參數決定電極的插入深度、原料的配比及產品出爐量。由此可見，礦熱爐的全電量檢測系統的準確程度對礦熱爐產品指標、生產穩定性有決定性作用[1]。

因大部分電能表具備RS485/232接口，全電量檢測裝置與控制系統的通訊通常采用串口通訊，通訊規約為MODBUS RTU，此方式因MODBUS通訊輪詢機制的限制，通訊周期長，數據實時性得不到保證，采用串口-PROFIBUS DP適配器將MODBUS協議轉換成PROFIBUS-DP協議，提高了數據的實時性，確保了生產的穩定性及產品的品質。

2 數據傳輸原理

串口數據轉換模塊數據交換原理如圖1所示，數據轉換模塊作為MODBUS主站，與從站串口儀表進行數據交換，當數據轉換模塊從串口儀表接收到一幀正確的數據時，就會將這幀數據封裝成為“PROFIBUS輸入數據”幀，模塊同時作為PROFIBUS-DP網絡的從站，將數據傳送到PROFIBUS主站。

圖1

3 網絡結構

本文依托新疆某電石爐項目，采用西門子品牌PLC作為控制系統，西門子多功能電能表及全電量檢測模塊作為礦熱爐全電量檢測儀表，經PM-125適配器轉換處理，實現PLC與串口儀表的快速穩定通訊。項目一臺礦熱爐全電量檢測系統含7個全電量檢測模塊，6個單相電能表，1個三相電能表，共14個串口儀表。根據儀表分布位置及功能，配8個PM-125適配器作為西門子S7-300CPU的PROFIBUS-DP從站，實現對礦熱爐電參數的數據檢測、采集、處理、展示及控制。如圖2，此通訊網絡配置簡單，MODBUS通訊經轉換最終通過PROFIBUS協議與PLC進行通訊，通訊穩定性高，通訊速率大大提高[2]。

圖2

4 PLC硬件組態

在PLC硬件組態中添加PLC模塊，設置DP網絡屬性，導入PM125的GSD文件，然后按項目網絡圖插入PM125模塊作為PROFIBUS子站，配置從站地址并根據需求添加I/O模塊。

5 PM-125適配器配置

每個PM-125適配器均需在線配置，按照所帶串口儀表情況，添加MODBUS子站節點，增加“03-讀保持寄存器命令”，配置讀取參數的起始地址和通訊數據個數，更改MODBUS從站地址及通訊速率使其與串口儀表相一致。至此PLC至PM125，PM125至串口儀表從站通訊設置均已完成，PM125模塊STA、RX、TX燈均為綠燈閃爍表示通訊正常，如表1電參數歸檔數據表可知，通訊參數更新速率為1-2S[3]。

表1電參數歸檔數

6 結語

綜上所述，將串口-PROFIBUS DP適配器應用在礦熱爐全電量檢測系統中，使與礦熱爐生產相關的電參數更新速率得到了顯著提高，更有利于生產人員根據實時參數對爐況進行調整決策，進而提高了生產的穩定性和產品的品質及產量。