1 概述

銀前原料場(chǎng)工程是根據(jù)萊鋼十五技改規(guī)劃為銀山前區(qū)型鋼生產(chǎn)線配套新建的大型綜合料場(chǎng)。原料場(chǎng)系統(tǒng)由受卸系統(tǒng)、混勻配料系統(tǒng)、一次料場(chǎng)、混勻料場(chǎng)、供料系統(tǒng)、翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)、堆取料機(jī)大型可移動(dòng)設(shè)備等組成。原料場(chǎng)面積大、范圍廣，原料品種多、料流復(fù)雜，系統(tǒng)設(shè)置為三電一體化 （ＥＩＣ）控制，統(tǒng)一由 ＰＬＣ對(duì)系統(tǒng)設(shè)備及料流進(jìn)行聯(lián)鎖控制。原設(shè)計(jì)堆取料機(jī)大型可移動(dòng)設(shè)備和地面控制系統(tǒng)之間采用滑觸線進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，由于滑線不直、導(dǎo)軌不平、大車(chē)的震動(dòng)、聯(lián)結(jié)方式的不合理時(shí)常導(dǎo)致大車(chē)和控制系統(tǒng)信號(hào)中斷，導(dǎo)致料流停止，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)堆取料機(jī)和地面系統(tǒng)間的聯(lián)鎖控制。目前針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行研究，我們借鑒已有技術(shù)，提出新的通訊方法，保證了可移動(dòng)設(shè)備和地面系統(tǒng)間的可靠數(shù)據(jù)通訊。

2 工藝流程和功能簡(jiǎn)述

在大型現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)中，原料處理系統(tǒng)占有舉足輕重的地位。原料系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性及其自動(dòng)化程度直接關(guān)系到燒結(jié)，煉鐵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和全廠的經(jīng)

濟(jì)效益。萊鋼銀前原料場(chǎng)主要擔(dān)負(fù)著接卸來(lái)自國(guó)內(nèi)外大宗含鐵原料、燃料及萊鋼各工序返回的含鐵礦粉等，經(jīng)過(guò)受卸、取料、配料、混勻加工、供料等一系列物理加工生產(chǎn)將原料送往銀前燒結(jié)和燒結(jié)廠老原料。萊鋼銀前原料場(chǎng)有 25個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站、45條膠帶機(jī)、3個(gè)重型堆取料機(jī)、1個(gè)重型混勻堆料機(jī)、2個(gè)重型混勻取料機(jī)、13個(gè)三通分料器、10個(gè)圓盤(pán)給料機(jī)、1個(gè)重型卸料小車(chē)和大量的受卸設(shè)備。整個(gè)系統(tǒng)由皮帶運(yùn)輸機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)協(xié)調(diào)高效率地有序運(yùn)行。

3 原料場(chǎng)現(xiàn)狀

原料場(chǎng)自控系統(tǒng)主要包括地面受卸、配料、供料系統(tǒng)，堆取料機(jī)車(chē)載系統(tǒng)等。地面受卸、配料、供料主系統(tǒng)采用光纖以太環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，堆取料機(jī)車(chē)載和地面系統(tǒng)的通訊采用滑觸線方式。運(yùn)行中常出現(xiàn)堆取料機(jī)和地面系統(tǒng)聯(lián)鎖通訊信號(hào)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，通訊聯(lián)鎖信號(hào)的不正常和突然中斷很容易造成地面皮帶的堆料、壓料以及堆取料機(jī)的沖車(chē)故障，嚴(yán)重影響了原料的正常輸送。原因大致如下：一是聯(lián)鎖通訊信號(hào)采用的是常規(guī)的滑觸線硬物理聯(lián)結(jié)方式連接的，在運(yùn)行過(guò)程中大車(chē)導(dǎo)軌地基下沉不均，軌道安裝不直，滑觸線隨著皮帶機(jī)支架產(chǎn)生震動(dòng)，使得聯(lián)鎖和通訊滑觸線變形破損導(dǎo)致接觸**。二是現(xiàn)場(chǎng)粉塵大，特別是在雨雪天氣時(shí)滑觸線會(huì)很容易出現(xiàn)短路現(xiàn)象，而這種個(gè)別通訊信號(hào)點(diǎn)的外部接地表現(xiàn)在 ＰＬＣ上則會(huì)使整塊開(kāi)關(guān)量模板、32個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)同時(shí)丟失，故障波及面較大，影響其他料線的運(yùn)行。

4 技術(shù)改造方案

4．1 通訊方案論證及原理

為了解決堆取料機(jī)車(chē)載和地面的通訊故障，設(shè)計(jì)出多種方案進(jìn)行論證。*終決定采用無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)進(jìn)行通訊，這種方式無(wú)需架設(shè)電纜或挖掘電纜溝，只需要在每個(gè)終端連接無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)和架設(shè)適當(dāng)高度的天線，節(jié)省了人力物力，大大縮短了工程周期，適用原料場(chǎng)供料任務(wù)重，改造時(shí)間短的現(xiàn)狀。

無(wú)線控制系統(tǒng)主要有三部分組成：地面控制 ＰＬＣ，無(wú)線通訊單元?車(chē)載被控 ＰＬＣ。在地面控制 ＰＬＣ中，接入允許堆取料機(jī)堆料和允許堆取料機(jī)取料的控制命令和堆取料機(jī)堆料和取料的狀態(tài)信息，當(dāng)需要堆取料機(jī)進(jìn)行堆取料作業(yè)時(shí)，操作工在上位機(jī)發(fā)出操作指令，通過(guò)以太環(huán)網(wǎng)通訊，命令傳送到地面控制 ＰＬＣ，通過(guò)無(wú)線通訊單元發(fā)送，接收，當(dāng)車(chē)載被控 ＰＬＣ收到這組命令時(shí)，由程序解析，控制堆取料機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行堆料和取料作業(yè)。同樣道理，在 6臺(tái)堆取料機(jī)車(chē)載被控 ＰＬＣ中的堆取料機(jī)堆料狀態(tài)和取料狀態(tài)的狀態(tài)信息，通過(guò)無(wú)線通訊單元發(fā)送，接收后，被地面 ＰＬＣ接收，通過(guò)以太網(wǎng)通訊方式，在上位機(jī)畫(huà)面上顯示目前堆取料機(jī)的堆料、取料狀態(tài)，便于操作工監(jiān)視。堆取料機(jī)和地面系統(tǒng)間的控制流程圖如圖 1所示。

無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)的通信是半雙工的，即發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)電臺(tái)不能接收數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)時(shí)電臺(tái)不能發(fā)射數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用 ＣＲＣ冗余校驗(yàn)技術(shù)以保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤的

傳輸。當(dāng)?shù)孛嫦到y(tǒng) Ａ和一臺(tái)堆取料機(jī)車(chē)載系統(tǒng) Ｂ兩點(diǎn)間需進(jìn)行通信時(shí)，通信的過(guò)程如下：Ａ向 Ｂ發(fā)送命令，Ｂ收到命令后向 Ａ發(fā)送應(yīng)答數(shù)據(jù)，若 Ａ發(fā)命令后在收發(fā)處理時(shí)間 ＴＳ時(shí)間內(nèi)收到 Ｂ發(fā)送的應(yīng)答數(shù)據(jù)并通過(guò) ＣＲＣ校驗(yàn)正確，則數(shù)據(jù)通訊成功，若不正確或 Ａ發(fā)送命令后在 ＴＳ時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到 Ｂ發(fā)送的應(yīng)答數(shù)據(jù)，則 Ａ顯示通信故障信息。通訊過(guò)程如圖 2所示。

4．2 硬件配置方案

受卸、配料、供料主系統(tǒng)選用 ＱＵＡＮＴＵＭ系列 ＰＬＣ作為主控制器，3套系統(tǒng)采用光纖組成以太環(huán)網(wǎng)。堆取料機(jī)車(chē)載系統(tǒng)采用 ＳＩＭＥＮＳＥ公司 Ｓ7－300系列ＰＬＣ，系統(tǒng)采用主從結(jié)構(gòu)形式，主站安裝在電氣室，2個(gè)從站安裝在操作室。6臺(tái)車(chē)載共 6套 Ｓ7－300系列ＰＬＣ。為了實(shí)現(xiàn)與地面系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊?6臺(tái)堆取料機(jī)的西門(mén)子 Ｓ7－300控制系統(tǒng)每套加裝一塊以太網(wǎng)ＣＰ343－1通訊模板，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)車(chē)載 Ｓ7－300系列ＰＬＣ與地面供料系統(tǒng) ＱＵＡＮＴＵＭ系列 ＰＬＣ之間的數(shù)據(jù)通訊，在地面增加一套 Ｓ7－300ＰＬＣ作為中轉(zhuǎn)站。系統(tǒng)采用 ＣＰＵ315－2ＤＰ中央處理器，采用以太網(wǎng)通

訊模式。增設(shè)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)后，整個(gè)原料場(chǎng)硬件和網(wǎng)絡(luò)配置圖如圖 3所示。

4．3 數(shù)傳電臺(tái)的配置

本系統(tǒng)采用 ＭＤＳ公司的 ＭＤＳｉＮＥＴ900高速無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。ＭＤＳｉＮＥＴ900電臺(tái)抗干擾能力非常強(qiáng)，安全性能強(qiáng)，支持點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)服務(wù)，電臺(tái)工作于 900ＭＨｚ頻段，具有較強(qiáng)的繞射能力和穿透能力，因此傳輸距離遠(yuǎn)，而且當(dāng)基站與遠(yuǎn)端電臺(tái)之間有障礙物阻擋的時(shí)候也能保證無(wú)線通信正常工作，該電臺(tái)采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)與 ＦＥＣ前向糾錯(cuò)技術(shù)，可使其具有較高的信號(hào)接收靈敏度并能保證信號(hào)的可靠傳輸，使其更適應(yīng)料場(chǎng)料堆多這樣的環(huán)境下應(yīng)用。

電臺(tái)的主要性能指標(biāo)：

（1）頻率范圍：902～928ＭＨｚ；（2）數(shù)據(jù)速率：512／256ｋｂｐｓ；（3）端口速率：1200ｂｐｓ～115．2ｋｂｐｓ；（4）信道帶寬：316．5ｋＨｚ；（5）發(fā)射功率：20～30ｄＢｍ；（6）靈敏度：－92～－102ｄＢｍ；（7）發(fā)射電流 ＜650ｍＡ；（8）工作溫度：－30℃ ～＋60℃。

4．4 軟件編制方案

新增的地面和原堆取料機(jī)車(chē)載 ＰＬＣ均為西門(mén)子Ｓ7－300系統(tǒng)?采用 ＳＴＥＰ7Ｖ5．3編程軟件，具體設(shè)置如下：建立新項(xiàng)目 ＸＷ 項(xiàng)目，建立 ｄｉａｎｍｉａｎ站?將ＤＱＬＪ1、ＤＱＬＪ2、ＤＱＬＪ3、ＨＹＤＬＪ、ｈｙｑｌｊ1、ｈｙｑｌｊ2系統(tǒng)插入到 ＸＷ項(xiàng)目中?增加以太網(wǎng) ＣＰ343－1通訊模版后，對(duì)每臺(tái)堆取料機(jī)重新進(jìn)行硬件配置，利用循環(huán)中斷 ＯＢ35使 ＣＰＵ按一定時(shí)間間隔循環(huán)觸發(fā)中斷。在 ＯＢ35中編制程序?qū)崿F(xiàn)堆取料機(jī)和地面系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，同時(shí)在地面系統(tǒng)編制程序塊完成同堆取料機(jī)間的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。在 ＳＴＥＰ7Ｖ5．3編程軟件中整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖如圖 4所示。

5 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?

為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，本系統(tǒng)采用正確的接地設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到抑制噪聲干擾。將大功率設(shè)備的供電線路和控制系統(tǒng)的供電線路分開(kāi)，以減少供電線路的

干擾。在布線時(shí)將信號(hào)線外接金屬網(wǎng)的屏蔽層，與電力線分開(kāi)走線，屏蔽技術(shù)可以抑制電場(chǎng)耦合和磁場(chǎng)耦合，使其免受其他設(shè)備的干擾。在原料場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行電波傳播和接收?qǐng)鰪?qiáng)測(cè)試，以便根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和工作要求，確定主站和各從站電臺(tái)的功率、天線類(lèi)型、架設(shè)高度等參數(shù)，并采用 ＣＲＣ檢驗(yàn)技術(shù)及錯(cuò)誤重發(fā)機(jī)制保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、可靠?

6 結(jié)束語(yǔ)

堆取料機(jī)無(wú)線通訊系統(tǒng)已經(jīng)在萊鋼銀前綜合料場(chǎng)得到實(shí)際應(yīng)用，投產(chǎn)后堆取料機(jī)和地面系統(tǒng)通訊的可靠性大大提高，杜絕了地面皮帶的堆料、壓料以及堆取料機(jī)的沖車(chē)故障，料流聯(lián)鎖順暢。減少了操作工、維修工的勞動(dòng)強(qiáng)度，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。