專(zhuān)利名稱(chēng)：基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高爐爐頂信息采集系統(tǒng)及其信息采集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鐵自動(dòng)化控制領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種高爐爐頂基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)的高爐爐頂數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其信息采集方法。
背景技術(shù)：
高爐爐頂系統(tǒng)是高爐冶煉系統(tǒng)重要的組成部分，爐頂系統(tǒng)的工作狀態(tài)直接影響著高爐爐況的穩(wěn)定性，及影響高爐生產(chǎn)指標(biāo)。高爐的布料方式、爐內(nèi)虧料及懸料等狀態(tài)均依賴(lài)于爐頂設(shè)備信號(hào)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。在高爐爐頂自動(dòng)化系統(tǒng)中，生產(chǎn)條件特殊復(fù)雜，設(shè)備地域分散多點(diǎn)多面，造成了電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)故障率高，維護(hù)量大的缺點(diǎn)；而且現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)分散，分布區(qū)域廣、閥門(mén)多、煤氣區(qū)域易燃易爆的特點(diǎn)；有些信號(hào)距離控制中心長(zhǎng)達(dá)200-300m，影響信號(hào)傳輸?shù)男Ч皽?zhǔn)確度。目前，現(xiàn)有的高爐爐頂信息采集系統(tǒng)大多采用一對(duì)一的設(shè)備接線(xiàn)，用電壓、電流的模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量控制，或采用封閉式的集散控制系統(tǒng)，將信息直接傳輸?shù)娇刂浦行模y以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間以及系統(tǒng)與外界之間的信息交換。同時(shí)，采集信息大量匯集到控制系統(tǒng)的入口處，易造成的信號(hào)堵塞，影響傳輸信號(hào)的準(zhǔn)確度?；诂F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的信息采集系統(tǒng)就是在這種實(shí)際需求的驅(qū)動(dòng)下應(yīng)運(yùn)而生的?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)把單個(gè)分散的控制、測(cè)量設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)為紐帶，連接成可以相互溝通信息、共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。PR0FIBUS-DP是一種高速低成本的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信，傳輸距離可達(dá)I. 2km，加入中繼器可延長(zhǎng)至 10km。能滿(mǎn)足爐頂區(qū)域各信號(hào)之間的連接需求。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01010584909. 8，申請(qǐng)日2010. 12. 02，專(zhuān)利名稱(chēng):現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)，
該發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)能夠在進(jìn)行激活/非激活的切換之前驗(yàn)證所下載的更新軟件的正當(dāng)性。在控制器中設(shè)置第I存儲(chǔ)區(qū)域(Ml)和第2存儲(chǔ)區(qū)域(M2)，將第I存儲(chǔ)區(qū)域(Ml)作為激活的存儲(chǔ)區(qū)域，使得更新前軟件SI存儲(chǔ)于其中，將第2存儲(chǔ)區(qū)域(M2)作為非激活的存儲(chǔ)區(qū)域，使得更新軟件S2下載于其中。模擬實(shí)驗(yàn)用微處理器采用被下載的更新軟件S2對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行控制進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。該模擬實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行狀態(tài)可以由主機(jī)來(lái)監(jiān)控。在模擬實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行狀態(tài)的判定結(jié)果為“良”時(shí)，操作員向控制器發(fā)送激活化的指令。由此，控制器可以進(jìn)行激活/非激活的切換。該專(zhuān)利通過(guò)設(shè)置2個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域等相關(guān)技術(shù)手段巧妙地解決了如何對(duì)更新軟件進(jìn)行驗(yàn)證的問(wèn)題，但是，對(duì)于如何成熟地將現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)運(yùn)用于高爐爐頂信息采集過(guò)程、進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)合理地總線(xiàn)布線(xiàn)卻無(wú)法直接從該文獻(xiàn)中獲得。綜上所述，對(duì)于如何通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)提高高爐爐頂信息采集的準(zhǔn)確率及可靠性的問(wèn)題該文獻(xiàn)仍舊無(wú)法給出明確的解決辦法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)高爐爐頂自動(dòng)化系統(tǒng)中存在的生產(chǎn)條件復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集過(guò)程復(fù)雜及信號(hào)采集準(zhǔn)確率低的問(wèn)題，本發(fā)明中提供了一種基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高爐爐頂信息采集系統(tǒng)及其信息采集方法，可在集中式控制系統(tǒng)中融合現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)徹底的分散控制，它可以提高檢測(cè)與控制的準(zhǔn)確度，減少傳送誤差，提高采集系統(tǒng)的可靠性，降低線(xiàn)路敷設(shè)的難度和施工的復(fù)雜性。技術(shù)方案
本發(fā)明的以上目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
本發(fā)明的基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高爐爐頂信息采集系統(tǒng)，它包括上位機(jī)、數(shù)據(jù)采集單元、處理單元和執(zhí)行單元，所述的上位機(jī)、數(shù)據(jù)采集單元、處理單元和執(zhí)行單元依次連接，所述的數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將高爐爐頂各信息采集點(diǎn)連接起來(lái)并最終將所采集信息傳輸至處理單元；所述的高爐爐頂各信息采集點(diǎn)包括布料設(shè)備、探尺和閥門(mén)系統(tǒng)。所述的執(zhí)行單元包括布料設(shè)備執(zhí)行單元、探尺執(zhí)行單元和閥門(mén)系統(tǒng)執(zhí)行單元，所述的布料設(shè)備執(zhí)行單元的輸出端與高爐爐頂設(shè)備的布料設(shè)備連接，所述的探尺執(zhí)行單元的輸出端與高爐爐頂設(shè)備的探尺連接，所述的閥門(mén)系統(tǒng)執(zhí)行單元的輸出端與高爐爐頂設(shè)備的閥門(mén)系統(tǒng)連接。數(shù)據(jù)采集單元中的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)還包括故障診斷單元和仿真單元，所述的故障診斷單元的輸出端接處理單元，所述故障診斷單元采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)模塊提供的總線(xiàn)診斷功能，所述的仿真單元輸出端接執(zhí)行單元。 所述處理單元采用XGR-CPU Η/T為中央處理器，為保證控制系統(tǒng)的可靠性，所述的中央處理器采用CPU冗余、電源冗余和網(wǎng)絡(luò)冗余。所述的故障診斷單元采用圖爾克現(xiàn)場(chǎng)模塊的診斷功能實(shí)現(xiàn)。所述的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)采用Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)。本發(fā)明的基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高爐爐頂信息采集系統(tǒng)的信息采集方法，其步驟為
1)數(shù)據(jù)采集單元實(shí)時(shí)采集布料設(shè)備的布料溜槽、探尺及閥門(mén)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，信號(hào)傳送至上位機(jī)顯示；
2)處理單元接收數(shù)據(jù)采集單元傳送的信號(hào)，進(jìn)行計(jì)算比較判斷，產(chǎn)生閥門(mén)系統(tǒng)的閥位控制信號(hào)、料流調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)信號(hào)、布料設(shè)備的布料溜槽傾角角度和旋轉(zhuǎn)位置的信號(hào)及探尺的提升或下降的信號(hào)；
3)執(zhí)行單元接收來(lái)自仿真單元和處理單元的信號(hào)，控制各設(shè)備的運(yùn)行閥門(mén)系統(tǒng)執(zhí)行單元，控制上料閘閥門(mén)、上下密封閥及均排壓閥各閥門(mén)的開(kāi)閉，調(diào)節(jié)料流調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，調(diào)整介質(zhì)系統(tǒng)閥門(mén)的狀態(tài)；布料設(shè)備執(zhí)行單元，調(diào)節(jié)布料設(shè)備的布料溜槽傾角角度及旋轉(zhuǎn)位置，以完成設(shè)定的布料方式；探尺執(zhí)行單元控制探尺的提升和下降，完成爐內(nèi)料線(xiàn)的檢測(cè)；
4)故障診斷單元通過(guò)圖爾克現(xiàn)場(chǎng)模塊，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)模塊的組態(tài)，完成其邏輯地址的分配， 及總線(xiàn)協(xié)議方式及速率的設(shè)置，完成總線(xiàn)上所有I / O模塊的狀態(tài)字，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將檢測(cè)結(jié)果傳輸至處理單元；
5)仿真單元連接至數(shù)據(jù)采集單元內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，接收各種閥位信號(hào)，并與設(shè)定值進(jìn)行比較，產(chǎn)生模擬控制信號(hào)及供畫(huà)面報(bào)警的報(bào)警信號(hào)，并將信號(hào)傳至執(zhí)行單元。有益效果
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明的技術(shù)方案的特點(diǎn)是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)采集爐頂各設(shè)備的狀態(tài)信息，通過(guò)總線(xiàn)形式傳至處理單元，再通過(guò)控制單元控制爐頂布料設(shè)備、探尺及閥門(mén)系統(tǒng)的動(dòng)作，該方法簡(jiǎn)化了現(xiàn)有高爐爐頂信息采集的結(jié)構(gòu)模式，用一根現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)掛接多個(gè)設(shè)備，節(jié)約了連接電纜與各種安裝維護(hù)費(fèi)用；同時(shí)避免數(shù)百個(gè)檢測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn)的檢測(cè)信號(hào)匯集到控制系統(tǒng)的入口處所造成的信號(hào)堵塞，增加了系統(tǒng)的可靠性；
(2)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)模塊采集散落在現(xiàn)場(chǎng)的各處信號(hào)，減少了變送器、隔離器的數(shù)量， 也不再需要的信號(hào)調(diào)理、轉(zhuǎn)換、隔離技術(shù)等功能單元及其復(fù)雜接線(xiàn)，節(jié)省了硬件投資，相應(yīng)地減少控制室的占地面積，特別是對(duì)于直接影響到布料準(zhǔn)確度的檢測(cè)信號(hào)，如編碼器，采用總線(xiàn)連接模式，改變了傳輸介質(zhì)，提高了信號(hào)的精確度；
(3)本發(fā)明的仿真單元采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)模塊提供的總線(xiàn)診斷功能，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)采集信息點(diǎn)的通訊狀態(tài)及通訊速率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)堵塞狀況，監(jiān)控故障報(bào)警狀態(tài)，可有效地提聞故障搶修的時(shí)間；
(4)本發(fā)明的技術(shù)方案避免了大量點(diǎn)到點(diǎn)的電纜敷設(shè)，降低了線(xiàn)路敷設(shè)的難度和施工的復(fù)雜性；減少傳送誤差，提高采集系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確度；適合各種環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。


圖I為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖2為本發(fā)明的執(zhí)行單元的模塊結(jié)構(gòu)圖。圖中1.數(shù)據(jù)采集單元；2.處理單元；3.執(zhí)行單元；31.布料設(shè)備執(zhí)行單元； 32.探尺執(zhí)行單元；33.閥門(mén)系統(tǒng)執(zhí)行單元；4.故障診斷單元；5.仿真單元；6.上位機(jī)； 7.布料設(shè)備；8.探尺；9.閥門(mén)系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。結(jié)合圖1，本發(fā)明的基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高爐爐頂信息采集系統(tǒng)，它包括上位機(jī)6、數(shù)據(jù)采集單元I、處理單元2和執(zhí)行單元3，所述的上位機(jī)6、數(shù)據(jù)采集單元I、處理單元2和執(zhí)行單元3依次連接，所述的數(shù)據(jù)采集單元I通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將高爐爐頂各信息采集點(diǎn)連接起來(lái)并最終將所采集信息傳輸至處理單元；所述的高爐爐頂各信息采集點(diǎn)包括布料設(shè)備7、 探尺8和閥門(mén)系統(tǒng)9。數(shù)據(jù)采集單元I中的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)還包括故障診斷單元4和仿真單元5， 所述的故障診斷單元4的輸出端接處理單元，所述故障診斷單元4采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)模塊提供的總線(xiàn)診斷功能，即采用圖爾克現(xiàn)場(chǎng)模塊的診斷功能實(shí)現(xiàn)，所述的仿真單元5輸出端接執(zhí)行單元3。所述處理單元2采用XGR-CPU Η/T為中央處理器，所述的中央處理器采用 CPU冗余、電源冗余和網(wǎng)絡(luò)冗余。所述的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)采用Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)。如圖2，所述的執(zhí)行單元3包括布料設(shè)備執(zhí)行單元31、探尺執(zhí)行單元32和閥門(mén)系統(tǒng)執(zhí)行單元33，所述的布料設(shè)備執(zhí)行單元31的輸出端與高爐爐頂設(shè)備的布料設(shè)備7連接， 所述的探尺執(zhí)行單元32的輸出端與高爐爐頂設(shè)備的探尺8連接，所述的閥門(mén)系統(tǒng)執(zhí)行單元 33的輸出端與高爐爐頂設(shè)備的閥門(mén)系統(tǒng)9連接。本發(fā)明的基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高爐爐頂信息采集系統(tǒng)的信息采集方法，其步驟為1)數(shù)據(jù)采集單元I實(shí)時(shí)采集布料設(shè)備7的布料溜槽、探尺8及閥門(mén)系統(tǒng)9的運(yùn)行狀態(tài)， 信號(hào)傳送至上位機(jī)6顯不；
2)處理單元2接收數(shù)據(jù)采集單元I傳送的信號(hào)，進(jìn)行計(jì)算比較判斷，產(chǎn)生閥門(mén)系統(tǒng)9的閥位控制信號(hào)、料流調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)信號(hào)、布料溜槽傾角角度和旋轉(zhuǎn)位置的信號(hào)及探尺8的提升或下降的信號(hào)；
3)執(zhí)行單元3接收來(lái)自仿真單元5和處理單元2的信號(hào)，控制各設(shè)備的運(yùn)行閥門(mén)系統(tǒng)執(zhí)行單元33，控制上料閘閥門(mén)、上下密封閥及均排壓閥各閥門(mén)的開(kāi)閉，調(diào)節(jié)料流調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，調(diào)整介質(zhì)系統(tǒng)閥門(mén)的狀態(tài)；布料設(shè)備執(zhí)行單元31，調(diào)節(jié)布料溜槽傾角角度及旋轉(zhuǎn)位置，以完成設(shè)定的布料方式；探尺執(zhí)行單元32控制探尺8的提升和下降，完成爐內(nèi)料線(xiàn)的檢測(cè)；
4)故障診斷單元4通過(guò)圖爾克現(xiàn)場(chǎng)模塊，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)模塊的組態(tài)，完成其邏輯地址的分配，及總線(xiàn)協(xié)議方式及速率的設(shè)置，完成總線(xiàn)上所有I / O模塊的狀態(tài)字，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將檢測(cè)結(jié)果傳輸至處理單元2 ；
5)仿真單元5連接至數(shù)據(jù)采集單元I內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，接收各種閥位信號(hào)，并與設(shè)定值進(jìn)行比較，產(chǎn)生模擬控制信號(hào)及供畫(huà)面報(bào)警的報(bào)警信號(hào)，并將信號(hào)傳至執(zhí)行單元3。實(shí)施例I
本發(fā)明的基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高爐爐頂信息采集系統(tǒng)，它包括上位機(jī)6、數(shù)據(jù)采集單元I、 處理單元2和執(zhí)行單元3，所述的上位機(jī)6、數(shù)據(jù)采集單元I、處理單元2和執(zhí)行單元3依次連接，所述的數(shù)據(jù)采集單元I通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將高爐爐頂各信息采集點(diǎn)連接起來(lái)并最終將所采集信息傳輸至處理單元；所述的高爐爐頂各信息采集點(diǎn)包括布料設(shè)備7、探尺8和閥門(mén)系統(tǒng)9。所述的執(zhí)行單元3包括布料設(shè)備執(zhí)行單元31、探尺執(zhí)行單元32和閥門(mén)系統(tǒng)執(zhí)行單元33，所述的布料設(shè)備執(zhí)行單元31的輸出端與高爐爐頂設(shè)備的布料設(shè)備7連接，所述的探尺執(zhí)行單元32的輸出端與高爐爐頂設(shè)備的探尺8連接，所述的閥門(mén)系統(tǒng)執(zhí)行單元33的輸出端與高爐爐頂設(shè)備的閥門(mén)系統(tǒng)9連接。數(shù)據(jù)采集單元I中的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)還包括故障診斷單元4和仿真單元5，所述的故障診斷單元4的輸出端接處理單元2，所述故障診斷單元4采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)模塊提供的總線(xiàn)診斷功能，即圖爾克現(xiàn)場(chǎng)模塊的診斷功能實(shí)現(xiàn)。所述的仿真單元5輸出端接執(zhí)行單元3。所述處理單元2采用XGR-CPU Η/T為中央處理器，所述的中央處理器采用CPU冗余、電源冗余和網(wǎng)絡(luò)冗余?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)采用Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)。對(duì)于數(shù)據(jù)采集單元I中的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)在本實(shí)施例中采用以下四種模式的信號(hào)采集方式布設(shè)
模式一，設(shè)置本地?cái)U(kuò)展機(jī)架，采用一對(duì)一硬接線(xiàn)模式實(shí)時(shí)采集布料設(shè)備7的布料溜槽、 探尺8的準(zhǔn)備信號(hào)，傳送至本地?cái)U(kuò)展機(jī)架，擴(kuò)展機(jī)架通過(guò)XGR-DBSFCEP通訊模塊將采集信息的狀態(tài)傳送處理單元2 ；
模式二，設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)模塊，實(shí)時(shí)采集閥門(mén)系統(tǒng)9閥位信號(hào)、爐頂液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)信息、爐頂罐壓信號(hào)及爐頂氣密箱溫壓信號(hào)，通過(guò)模塊總線(xiàn)接口傳送至處理單元2 ；
模式三，設(shè)置XGL-PMEA通訊模塊，采用Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)連接，通過(guò)傳動(dòng)裝置CP 通訊卡接口采集布料設(shè)備的布料溜槽和探尺8傳動(dòng)裝置的狀態(tài)信號(hào)；模式四，設(shè)置XGL-PMEA通訊模塊，采用Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)連接至編碼器的總線(xiàn)接口，采集料流調(diào)節(jié)閥開(kāi)度、布料溜槽旋轉(zhuǎn)位置及傾角角度及探尺8的料位等信號(hào)。對(duì)于上述的基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高爐爐頂信息采集系統(tǒng)，本發(fā)明的高爐爐頂信息采集方法，其步驟為
1)數(shù)據(jù)采集單元I實(shí)時(shí)采集布料設(shè)備7的布料溜槽、探尺8及閥門(mén)系統(tǒng)9的運(yùn)行狀態(tài)， 信號(hào)傳送至上位機(jī)6顯不；
2)處理單元2，設(shè)置一套冗余的控制系統(tǒng)，中央處理器選用XGR-CPUΗ/T ;處理單元2接收數(shù)據(jù)采集單元I的信息，進(jìn)行計(jì)算比較判斷，產(chǎn)生閥門(mén)系統(tǒng)9的閥位控制信號(hào)、料流調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)信號(hào)、布料溜槽傾角及旋轉(zhuǎn)位置的信號(hào)及探尺8的提升或下降的信號(hào)；
3)執(zhí)行單元3，輸入端連接至仿真單元5和處理單元2的輸出端，接收來(lái)自仿真單元 5和處理單元2的各種信號(hào)，控制各設(shè)備的運(yùn)行閥門(mén)系統(tǒng)執(zhí)行單元33，控制上料閘閥門(mén)、 上下密封閥及均排壓閥等閥門(mén)的開(kāi)閉，調(diào)節(jié)料流調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，調(diào)整介質(zhì)系統(tǒng)閥門(mén)的狀態(tài)； 布料設(shè)備執(zhí)行單元31，接收信號(hào)，調(diào)節(jié)布料溜槽傾角角度及旋轉(zhuǎn)位置，以完成設(shè)定的布料方式；探尺執(zhí)行單元32接收信號(hào)，控制探尺8的提升和下降，完成爐內(nèi)料線(xiàn)的檢測(cè)；
4)故障診斷單元4，采用XG5000編程軟件，通過(guò)圖爾克現(xiàn)場(chǎng)模塊配置的GSD文件，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)模塊的組態(tài)，完成其邏輯地址的分配及總線(xiàn)協(xié)議方式及速率的設(shè)置，完成總線(xiàn)上所有 I / O模塊的狀態(tài)字。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將檢測(cè)結(jié)果傳輸至處理單元2 ;現(xiàn)場(chǎng)模塊選用防護(hù)等級(jí)為IP67的圖爾克模塊，以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境；傳輸介質(zhì)采用Profibus-DP屏蔽電纜；并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近設(shè)置中繼器，以保證信號(hào)傳輸?shù)目煽啃裕?br> 5)仿真單元5，連接至數(shù)據(jù)采集單元I內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，接收各種閥位信號(hào)，并與設(shè)定值進(jìn)行比較，產(chǎn)生模擬控制信號(hào)及供畫(huà)面報(bào)警的報(bào)警信號(hào)，并將信號(hào)傳至執(zhí)行單元3，在保證高爐安全生產(chǎn)的前提下，保證爐頂設(shè)備的正常工作。如模擬高爐單環(huán)或多環(huán)布料模式，模擬下料狀態(tài)。本案例中基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的分散型控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式，設(shè)備本身已可完成自動(dòng)控制的基本功能，使得現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)構(gòu)成一種新的全分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。從根本上改變了高爐爐頂信息采集現(xiàn)有控制系統(tǒng)集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提聞了可罪性。以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高爐爐頂信息采集系統(tǒng)，它包括上位機(jī)(6)、數(shù)據(jù)采集單元(I)、處理單元(2)和執(zhí)行單元(3)，所述的上位機(jī)(6)、數(shù)據(jù)采集單元(I)、處理單元(2)和執(zhí)行單元(3)依次連接，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集單元(I)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將高爐爐頂各信息采集點(diǎn)連接起來(lái)并最終將所采集信息傳輸至處理單元(2);所述的高爐爐頂各信息采集點(diǎn)包括布料設(shè)備(7)、探尺(8)和閥門(mén)系統(tǒng)(9)；所述的執(zhí)行單元(3)包括布料設(shè)備執(zhí)行單元(31)、探尺執(zhí)行單元(32)和閥門(mén)系統(tǒng)執(zhí)行單元(33)，所述的布料設(shè)備執(zhí)行單元(31)的輸出端與高爐爐頂設(shè)備的布料設(shè)備(7)連接， 所述的探尺執(zhí)行單元(32)的輸出端與高爐爐頂設(shè)備的探尺(8)連接，所述的閥門(mén)系統(tǒng)執(zhí)行單元(33)的輸出端與高爐爐頂設(shè)備的閥門(mén)系統(tǒng)(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高爐爐頂信息采集系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù)采集單元(I)中的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)還包括故障診斷單元(4)和仿真單元(5)，所述的故障診斷單元(4)的輸出端接處理單元(2)，所述故障診斷單元(4)采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)模塊提供的總線(xiàn)診斷功能，所述的仿真單元(5)輸出端接執(zhí)行單元(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高爐爐頂信息采集系統(tǒng)，其特征在于，所述處理單元(2)采用XGR-CPU H/T為中央處理器，所述的中央處理器采用CPU冗余、電源冗余和網(wǎng)絡(luò)冗余。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高爐爐頂信息采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的故障診斷單元(4)采用圖爾克現(xiàn)場(chǎng)模塊的診斷功能實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高爐爐頂信息采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)采用Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)。
6.基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高爐爐頂信息采集系統(tǒng)的信息采集方法，其步驟為.1)數(shù)據(jù)采集單元(I)實(shí)時(shí)采集布料設(shè)備(7)的布料溜槽、探尺(8 )及閥門(mén)系統(tǒng)(9 )的運(yùn)行狀態(tài)，信號(hào)傳送至上位機(jī)(6)顯示；.2)處理單元(2)接收數(shù)據(jù)采集單元(I)傳送的信號(hào)，進(jìn)行計(jì)算比較判斷，產(chǎn)生閥門(mén)系統(tǒng)(9)的閥位控制信號(hào)、料流調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)信號(hào)、布料設(shè)備(7)的布料溜槽傾角角度和旋轉(zhuǎn)位置的信號(hào)及探尺(8)的提升或下降的信號(hào)；.3)執(zhí)行單元(3)接收來(lái)自仿真單元(5)和處理單元(2)的信號(hào)，控制各設(shè)備的運(yùn)行閥門(mén)系統(tǒng)執(zhí)行單元(33)控制上料閘閥門(mén)、上下密封閥及均排壓閥各閥門(mén)的開(kāi)閉，調(diào)節(jié)料流調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，調(diào)整介質(zhì)系統(tǒng)閥門(mén)的狀態(tài)；布料設(shè)備執(zhí)行單元(31)，調(diào)節(jié)布料設(shè)備(7)的布料溜槽傾角角度及旋轉(zhuǎn)位置，以完成設(shè)定的布料方式；探尺執(zhí)行單元(32)控制探尺(8)的提升和下降，完成爐內(nèi)料線(xiàn)的檢測(cè)；.4)故障診斷單元(4)通過(guò)圖爾克現(xiàn)場(chǎng)模塊，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)模塊的組態(tài)，完成其邏輯地址的分配及總線(xiàn)協(xié)議方式及速率的設(shè)置，完成總線(xiàn)上所有I / 0模塊的狀態(tài)字，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將檢測(cè)結(jié)果傳輸至處理單元(2);.5 )仿真單元(5 )連接至數(shù)據(jù)采集單元(I)內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，接收各種閥位信號(hào)，并與設(shè)定值進(jìn)行比較，產(chǎn)生模擬控制信號(hào)及供畫(huà)面報(bào)警的報(bào)警信號(hào)，并將信號(hào)傳至執(zhí)行單元(3)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的高爐爐頂信息采集系統(tǒng)及其信息采集方法，屬于煉鐵自動(dòng)化控制領(lǐng)域。本發(fā)明的信息采集系統(tǒng)包括上位機(jī)、數(shù)據(jù)采集單元、處理單元和執(zhí)行單元，所述的上位機(jī)、數(shù)據(jù)采集單元、處理單元和執(zhí)行單元依次連接，所述的數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將高爐爐頂各信息采集點(diǎn)連接起來(lái)并最終將所采集信息傳輸至處理單元；所述的高爐爐頂各信息采集點(diǎn)包括布料設(shè)備、探尺和閥門(mén)系統(tǒng)。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法簡(jiǎn)化了現(xiàn)有信息采集的結(jié)構(gòu)模式，用一根現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)掛接多個(gè)設(shè)備，節(jié)約連接電纜與各種安裝維護(hù)費(fèi)用；同時(shí)避免數(shù)百個(gè)檢測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn)的檢測(cè)信號(hào)匯集到控制系統(tǒng)的入口處所造成的信號(hào)堵塞，增加了系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102591305SQ20121005904
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者何大漢, 宋錚, 朱興華, 李晶, 袁榮安, 金春暉 申請(qǐng)人:安徽馬鋼工程技術(shù)有限公司