串口適配器在礦熱爐全電量檢測系統(tǒng)上的應(yīng)用

靜陽

大連重工機電設(shè)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(jīng)由短網(wǎng)、軟銅線等導(dǎo)入電極，電極插入爐料內(nèi)，經(jīng)過電極電弧熱和爐料電阻熱使?fàn)t料反應(yīng)生成產(chǎn)品。生產(chǎn)人員根據(jù)電爐變一次側(cè)、短網(wǎng)側(cè)、電極側(cè)的電參數(shù)決定電極的插入深度、原料的配比及產(chǎn)品出爐量。由此可見，礦熱爐的全電量檢測系統(tǒng)的準(zhǔn)確程度對礦熱爐產(chǎn)品指標(biāo)、生產(chǎn)穩(wěn)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(tǒng)的通訊通常采用串口通訊，通訊規(guī)約為MODBUS RTU，此方式因MODBUS通訊輪詢機制的限制，通訊周期長，數(shù)據(jù)實時性得不到保證，采用串口-PROFIBUS DP適配器將MODBUS協(xié)議轉(zhuǎn)換成PROFIBUS-DP協(xié)議，提高了數(shù)據(jù)的實時性，確保了生產(chǎn)的穩(wěn)定性及產(chǎn)品的品質(zhì)。

2 數(shù)據(jù)傳輸原理

串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊數(shù)據(jù)交換原理如圖1所示，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊作為MODBUS主站，與從站串口儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊從串口儀表接收到一幀正確的數(shù)據(jù)時，就會將這幀數(shù)據(jù)封裝成為“PROFIBUS輸入數(shù)據(jù)”幀，模塊同時作為PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的從站，將數(shù)據(jù)傳送到PROFIBUS主站。

圖1

3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

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(tǒng)，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(jīng)PM-125適配器轉(zhuǎn)換處理，實現(xiàn)PLC與串口儀表的快速穩(wěn)定通訊。項目一臺礦熱爐全電量檢測系統(tǒng)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(jù)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(xiàn)對礦熱爐電參數(shù)的數(shù)據(jù)檢測、采集、處理、展示及控制。如圖2，此通訊網(wǎng)絡(luò)配置簡單，MODBUS通訊經(jīng)轉(zhuǎn)換最終通過PROFIBUS協(xié)議與PLC進(jìn)行通訊，通訊穩(wěn)定性高，通訊速率大大提高[2]。

圖2

4 PLC硬件組態(tài)

在PLC硬件組態(tài)中添加PLC模塊，設(shè)置DP網(wǎng)絡(luò)屬性，導(dǎo)入PM125的GSD文件，然后按項目網(wǎng)絡(luò)圖插入PM125模塊作為PROFIBUS子站，配置從站地址并根據(jù)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(jié)點，增加“03-讀保持寄存器命令”，配置讀取參數(shù)的起始地址和通訊數(shù)據(jù)個數(shù)，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(shè)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(shù)歸檔數(shù)據(jù)表可知，通訊參數(shù)更新速率為1-2S[3]。

表1電參數(shù)歸檔數(shù)

6 結(jié)語

綜上所述，將串口-PROFIBUS DP適配器應(yīng)用在礦熱爐全電量檢測系統(tǒng)中，使與礦熱爐生產(chǎn)相關(guān)的電參數(shù)更新速率得到了顯著提高，更有利于生產(chǎn)人員根據(jù)實時參數(shù)對爐況進(jìn)行調(diào)整決策，進(jìn)而提高了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的品質(zhì)及產(chǎn)量。