PLC及Wonderware软件在能源计量系统中的应用.pdf

第 4 0卷第 2 期 2 0 1 2年 4月 现 代 冶 金 M o d e r n M e t a l l u r g y Vo1 ．4 0 No． 2 Ap r ．2 O1 2 P L C及 Wo n d e r w a r e软件在 能源计量 系统 中的应用 钱晓斌 ，田世垣 ， 赵烽敏 1 ． 江阴兴澄特种钢铁有 限公 司，江苏 江阴 2 1 4 4 0 0 ； 2 ． 上海宝信软件股份有 限公 司，上海 2 0 1 9 0 0 摘 要 论述 了P L C和 Wo n d e r wa r e的 D e v i c e I n t e g r a t i o n S e r v e r s 软件的特 点， 以及他们在 能源计 量系统中的应用 ， 结合在兴澄特钢 能源计量 系统 中一炼铁 分厂一炼铁 区域数据采 集 中的实际应用， 给 出了板可能 少影响现场设备正 常运行 ， 同时又保证 采集数据 的实时性所应采取的具体解决措 施， 并提 出一些合理 的建议 。 关键词 P L C； D e v i c e I n t e g r a t i o n S e r v e r s ；网络通讯 ；能源计量 系统 中图分 类号 TP 2 7 3 5 ； TM5 7 1 ． 6 l 引 言 目前， 可编程控制器 以下简称“ P L C” 已成为 工业控制领域的主流控制设备， 在各行各业发挥着 越来越大的作用[ 1 ] 。施耐德Qu a n t u m P I C系统功 能强大 ， 具有模板化、 体系结构可扩展的特点， 具备 强大的过程控制功能和离散控制功能[ 3 ] ， 被广泛用 于 工业 和制造 过程 中 的实 时控制 。 江阴兴澄特种钢铁有限公司 以下简称“ 兴澄特 钢” 一炼铁分厂一炼铁区域的整个生产过程基础 自 动化控制系统全部采用施耐德Qu a n t u m P L C， 所有 的控 制系统分别 构成 了 4个独立 的工业 以太 网 环网 结 构 。站 控上位机采用 Wo n d e r w a r e公 司开发 的过 程 可视化 组态 软件 I n t o u c h ， 主要用 于 可视化 和控 制 工业生产过程。I n t o u c h软件是一个开放的可扩展的 人机界 面 ， 为定制应用程序设计提供 了灵 活性 。 一 炼铁区域通讯现状 1 ． 1 现 有的通 讯方 式 利用 P L C接 口丰富和通讯能力强的特点， 对一 炼 铁 区域P L C通讯 接 口的配置 进行 了改造 。 能 源计 量系统与一炼铁区域现场采用的通讯方式是直接把 能源计量系统的网络线连接到现场工业环网的交换 机上 ， 再在能源计量系统 的I ／ O服务器上配置与现 场同网段的I P地址与现场的P L C进行数据通讯 。 其 网络结构如图 1 所示 。现场的网络由几个不同的环 网组成 ， 具 体如下 图 1 改造前 网络结构 图 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 8 2 5 作者简介 钱 晓斌 1 9 7 4 一 ， 男 ， 工程师 。电话 1 3 8 1 5 1 4 1 5 3 2 第 2期 钱晓斌 ， 等 P L C及 Wo n d e r wa r e 软件在能源计量系统 中的应用 7 9 1 1 高炉、 2 高炉一炼铁、 1 T RT、 2 T RT、 1 ～3 风机、 喷煤、 混铁炉、 1 和2 水处理一个环网； 2 3 高炉、 3 TR T、 3 高炉水处理、 4 风机一 个 网； 3 1 和2 烧结一个环网； 4 3 烧结一个环网。 1 ． 2 存在 的问题 兴澄特钢一炼铁区域的几个系统同时出现 了上 位机显示数据时通时断的情况 基本 间隔 1 0 S通断 据时通时断的情况是 由与能源计量系统进行数据通 讯 的网络接 口引起的。 2 解决方案 兴澄特钢为了解决显示数据时通时断的问题 ， 对 一炼铁 区域各工艺单元的站控上位机及 P L C系 统进行了调研 ， 现场控制系统情况如表1 所示。由表 1可以看出， 现有的通讯方式和现场网络的现状在 网络结构产生 变动时很 有可能会产生新 的环 网结 一 次 。现场技术人员经过初步检查和分析， 显示数 构， 从而产生使整个环网通讯拥堵的网络风暴。 表 1 一炼 铁区域各工艺单元站控上位机、 P L C概况 由于站控 P L C系统中已无空槽 ， 且未预留C P U 通讯接 口。基于上述现状， 给出了如下 2种改造方案。 2 ． 1 方 案一 在各个 系统 环 网 中分别增设一套 P L C设备 配置两块 以太 网模块 ， 负责与能源计量 系统的数 据通讯。其 中⋯块 以太 网模块接人到现场的工业网 络 ， 与现场 P L C设备进行数据的通讯 ， 现场的 P L C 把能源计量系统所需要的能源计量数据在满足必要 的实时性要求下通过这个以太 网模块写入新增设的 P I C设备中。能源计量系统通过与另一块 以太 网模 块建立物理通讯链路的方式读取所需的能源计量数 据 。改造后 的网络结构如图2所示 。 2 ． 1 ． 1优 点 可以利用一个 P L C设备上 的两块独立以太网 模块对现场网络和能源计量系统之间的数据通讯起 到一个 网关 的作用 两个 以太 网模块分属不 同的网 段 ， 使得现场网络和能源计量系统之间的网络相对 的独立开来 ， 使得网络通讯更安全。 2 ． 1 ． 2缺 点 从现场 的P L C设备 中把所需 的能源计量 数据 写到增设的 P L C设备就必然要涉及到对现场 P L C 设备程序 的修改 ， 而修改P L C程序就必须对程序重 新下载 ， 重新下 载 P L C程序会 导致 P L C设备 的停 机、 重启 ， 所 以只有在现场具备停机条件的情况下才 可能实施， 具体实施时周期会比较长。 8 O 现代冶金 第 4 O卷 图 2 方案一改造 后的网络结构 图 2 ． 2方 案二 由于站控上位机采用的都是 Wo n d e r wa r e 公 司 的 I n t o u c h软件 ， 其本身支持专用 的S u i t l i n k 、 D DE 等通讯方式对外提供数据 。因此， 在各个系统 环 网 中分别增设 1台工控机设备 配置 2 块 以太网模 块 ， 并安装 Wo n d e r wa r e公司的D e v i c e I n t e g r a t i o n S e r v e r s 软件 ， 负责与能源计量系统的数据通讯。其 中一块以太网模块接人到现场 的工业 网络， 与现场 站控上位机软件 I n t o u c h通过 Wo n d e r wa r e软件专 用的S u i t l i n k协议进行数据的通讯 ； 再把4个系统的 数据汇总到一台数据转发服务器 中 该服务器安装 有Wo n d e r wa r e 公司 I n S QL软件集中采集 4台工控 服务器数据 ， 并通过免费协议转换软件F S Ga t e wa y ， 对外提供标准的O P C通讯 。能源计量系统通过与 数据转发服务器建立 OP C通讯 的方式读取所需 的 能源计量数据。改造后的网络结构及机理如图 3 ， 4 所示 。 2 ． 2 ． 1优 点 1 可 以利用一个新增 的工控机设备上 的 2块 独立以太网模块对现场网络和能源计量系统之间的 数据通讯起 到一个 网关 的作用 2个 以太网模块分 属不同的网段 ， 使得现场网络和能源计量系统之间 的网络相对的独立开来， 使得网络通讯更安全 。 2 对现场在线运行的控制系统改动量最小化 ， 能源计量I O 服务器 L 。一 3 高炉、3 玎、 3 高炉水处理、 4 风机网 图 3 方案二改造后 网络结构图 无需对现场控制系统的P L C程序进行修改 ， 不会影 响到现场系统的正常运行。 2 ． 2 ． 2缺 点 增加 4台工控机、 1台数据转发服务器、 4 套 DA S e r v e r 软件， 资金投入较多。 鉴于保证现场运行系统 的安装稳定运行 ， 最终 采用了方案 2 。经过一段时间的运行确认 ， 实现了数 据高效 、 稳定的采集。