摘要：本文介紹了Turck Profibus現場匯流排產品的特點及韶鋼7號高爐布袋除塵控制系統中如何根據現場情況選用不同的現場I/O模塊，並對如何防止控制系統的通訊故障造成設備的不可控進行了介紹。
1、前言
韶鋼7號高爐為2500m3級高爐，其除塵系統採用全乾法布袋除塵,在全國甚至世界上都屬首次。由於高爐容量大，煤氣產生量大，含塵量相應增多，除塵箱體也相應增加，我廠7號高爐布袋除塵系統的除塵箱體多達28個，如果採用傳統控制系統,電纜及施工量將較小高爐布袋除塵系統成倍增加。所以為了簡化控制系統，減少施工量，採用了TURCK現場匯流排產品，同時為了確保布袋控制系統不影響高爐的生產，控制系統採用了西門子S7－414H的冗餘CPU。
2、PROFIBUS -DP現場匯流排簡介
PROFIBUS是一種國際化．開放式．不依賴於設備生產商的現場匯流排標準，PROFIBUS的最大優點在於具有穩定的國際標準EN50170作保證，並經實際應用驗證具有普遍性。PROFIBUS-DP用於處理控制器和輸入輸出設備間的數據交換，是一種主/從控制系統，它包括一個（或多個）主站和多個從站，在一個網路中從站數量最多可達126個，主站循環掃描每個從站。主站與從站之間通過基於RS485標準的物理層的2芯屏蔽雙絞電纜進行通訊。一個完整PROFIBUS-DP網路一般同以下幾部分組成。
1．主站
（1）主站指PLC．PC或可做一類主站的控制器。主站完成匯流排通信控制與將從站收集的信號進行運算。
2．從站
從站用於收集現場信息和將從站發出的執行指令輸出到執行機構。從站可以是：
1、PLC（智能型I／O）：PLC可做PROFIBUS上的一個從站。PLC 自身有程序存儲，PLC的CPU部分執行程序並按程序驅動I／O。做為PROFIBUS主站的一個從站，在PLC存儲器中有一段特定區域作為與主站通信的共享數據區。主站可通過通信間接控制從站PLC的I／O。
2、現場I／O模塊，用於連接工業控制系統中的各種現場裝置。按主站指令驅動I／O，並將I／O輸入及故障診斷等住處返回給主站。通常現場I／O模塊由主站統一編址，這樣在主站編程時使用分散式I／O與使用主站的I／O沒有什麼區別。
（3） 驅動器．感測器．執行機構等帶PROFIBUS介面的現場設備，可由主站在線完成系統配置．參數修改．數據交換等功能。
3、網路附件，包括匯流排電纜、電源電纜、匯流排T型頭、模塊匯流排接插件終端電阻等。
本系統所用的TURCK現場匯流排FLDP系列產品屬於第二類從站，即現場I/O模塊具有以下特點：
1、IP67的防護等級，能應用於各種惡劣的工業環境。
2、使用快速接插件連接方式，安裝更換更加快捷，同時避免了誤接線的發生。
3、自動識別和調整波特率與主站一至。
4、具在輸入/輸出短路組診斷和組保護功能。能簡單、快捷、準確地發現故障位置。
3、工藝流程及控制設備
韶鋼7號高爐布袋除塵工藝流程如下所述：
高爐煤氣經重力除塵后，如果溫度較低，在布袋材質所允許的溫度內，則荒煤氣經閥A直接進入4排共28個布袋箱體過濾；如果溫度較高，超過布袋材質所允許的溫度，則關閉閥A，打開1－6號冷卻器中的1個或多個冷卻器進、出口電動蝶閥進行冷卻，然後再進入布袋箱體過濾。為了便於檢修，6個冷卻器雙分為兩組，每組前後各加一個進出口電動閥和眼鏡閥。每個冷卻器前後各一個電動蝶閥和眼鏡閥。每排箱體荒煤氣總管上安裝一台電動蝶閥和眼鏡閥，每排凈煤氣總管上安裝一台電動蝶閥。每個箱體出入口蝶閥採用了氣動蝶閥和氣動眼鏡閥。
布袋箱體過濾方式為小布袋外濾式脈衝反吹，每個箱體的脈衝反吹電磁閥為15個。
清灰工藝流程為：先利用高壓氮氣脈衝反吹，將布袋外表面積塵吹下，利用塵土自身的重力下降到高位灰倉，打開高位灰倉，將灰卸到中間灰倉。然後啟動螺旋輸送機，再打開中間灰倉，將中間灰倉的灰卸到正在運轉的螺旋輸送機將灰運至運灰小車。為了確保高位灰倉和中間灰倉的灰能順利下降，高位灰倉和中間灰倉各安裝了兩台倉壁振動器
4、各設備控制方式選擇
整個干法布袋除塵的設備主要有電動蝶閥、氣動蝶閥、電動眼鏡閥、氣動眼鏡閥、振動器、氣動球閥、螺旋輸送機。根據電動眼鏡閥、氣動眼鏡閥操作機率小，而且大多是檢修時才操作的特點，二者的操作均未納入操作室操作，僅在現場安裝控制箱。
電動蝶閥的輸入點有現場開、現場停、現場關、閥門開到位、閥門關到位、閥門開過轉矩、閥門關過轉矩等7個，輸出點有閥門開、關到位指示、閥門開、關運轉批示、閥門故障指示、現場操作指示等6個。因此每個閥門用一個8輸入8輸出的TURCK現場模塊FLDP－88IOM。為施工方便和減少現場操作箱，每個冷卻器的出、入口電動蝶閥所用的現場模塊共用一個操作箱。
每個箱體有脈衝反吹電磁閥15個，用1個16點輸出的TURCK現場模塊FLDP－16OM，4個箱體的電磁閥所用輸出模塊共用一個現場安裝箱。
布袋箱體進出口氣動蝶閥只有1個輸出和兩個輸入，而且較為分散，不易採用現場模塊，因此布袋箱體進出口電磁閥的輸入、輸出均送入中控室的PLC輸入輸出模塊。每個箱體清灰部分有開高位灰倉、開高位灰倉振動器、開中間灰倉、開低位灰倉振動器、高位灰倉開到位、高位灰倉關到位、低中間倉開到位、中間灰倉關到位等8個輸入信號，有高位灰倉開、關到位指示，中間灰倉開關到位指示，高位、中間灰倉振動器運行指示、高位、中間灰倉振動器運行、上下球閥運行等8個輸出信號，剛好1個箱體用1個TURCK現場模塊FLDP－88IOM。
螺旋輸送機輸入、輸出點僅各1上，而且螺旋輸送機距控制室最近，所以示採用現場模塊。
5、控制系統結構及特點
1、系統硬體構成
控制系統如圖一所示，系統採用了西門子S7－414H型冗餘CPU，6個西門子擴展機架用於安裝模擬量採集模塊和少量數字量模塊，每個擴展機架上安裝兩個冗餘型IM153用於將採集到的信號分別送入兩個CPU，1個擴展機架用於安裝Y－LINK，Y－LINK再與現場模塊相連。本系統共用TURCK現場模塊達84個，（如圖一左側虛線框內部分為現場模塊）由於1個Y－LINK只能接64個現場模塊，所以用了兩個Y－LINK。另外為編程和操作方便，配備了一個工程師站，一個操作員站。
2、系統安全特點
由於7號高爐是韶鋼最大的高爐而純干法布袋除塵是大高爐上首次採用，因而不僅要從硬體上保證系統的可靠性，而且軟體編程也必須考慮其可靠性。韶鋼7號高爐布袋除塵控制系統充分考慮了軟硬體的可靠性。
1、系統採用了冗餘模式，當一台CPU故障時，系統可自動切換到另外一台CPU運行。
2、電動蝶閥在採用現場模塊的同時，其主迴路接觸器放在配電房而不用現場模塊，接觸器的控制仍由控制室內的輸出模塊控制。在軟體編程時不僅有到位信號和過力矩信號保護，同時加入了同向運行時間累積保護，即如果電動蝶閥一次或連續多次同方向運轉的時間不允許超過設定值，這樣避免了由於可能存在的由於現場模塊通訊問題造成電動蝶閥的不可控。
3、各箱體進出口蝶閥為氣動閥，韶鋼1－6號布袋均採用電開式，而7號布袋採用電關式，這樣布袋正常生產時，電磁閥不帶電，只有當箱體停運時電磁閥才帶電，加長了電磁閥壽命，同時由於閥門為電關式，當控制系統故障時，閥門仍然處於開狀態，不會影響高爐的生產。
6、結束語
自投產以來的生產實踐證明，TURCK PROFUBUS 現場匯流排與中控室的CPU之間未出現過通訊問題，其自身也未出現過故障，整個系統穩定性好，現場設備的故障點查找通過現場模塊的指示燈來查找，非常方便，應用很成功。不足之處是設計時模擬量的採集未採用TURCK現場 PROFUBUS匯流排產品，造成中央控室內電纜數量仍然較多。
