1 概述

銀前原料場工程是根據(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。原料場系統(tǒng)由受卸系統(tǒng)、混勻配料系統(tǒng)、一次料場、混勻料場、供料系統(tǒng)、翻車機系統(tǒng)、堆取料機大型可移動設備等組成。原料場面積大、范圍廣，原料品種多、料流復雜，系統(tǒng)設置為三電一體化 （ＥＩＣ）控制，統(tǒng)一由 ＰＬＣ對系統(tǒng)設備及料流進行聯(lián)鎖控制。原設計堆取料機大型可移動設備和地面控制系統(tǒng)之間采用滑觸線進行數(shù)據(jù)通訊，由于滑線不直、導軌不平、大車的震動、聯(lián)結方式的不合理時常導致大車和控制系統(tǒng)信號中斷，導致料流停止，根本無法實現(xiàn)堆取料機和地面系統(tǒng)間的聯(lián)鎖控制。目前針對此問題進行研究，我們借鑒已有技術，提出新的通訊方法，保證了可移動設備和地面系統(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)定性及其自動化程度直接關系到燒結，煉鐵的正常運轉和全廠的經(jīng)

濟效益。萊鋼銀前原料場主要擔負著接卸來自國內(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和燒結廠老原料。萊鋼銀前原料場有 25個轉運站、45條膠帶機、3個重型堆取料機、1個重型混勻堆料機、2個重型混勻取料機、13個三通分料器、10個圓盤給料機、1個重型卸料小車和大量的受卸設備。整個系統(tǒng)由皮帶運輸機構成復雜的運輸網(wǎng)絡，系統(tǒng)協(xié)調(diào)高效率地有序運行。

3 原料場現(xiàn)狀

原料場自控系統(tǒng)主要包括地面受卸、配料、供料系統(tǒng)，堆取料機車載系統(tǒng)等。地面受卸、配料、供料主系統(tǒng)采用光纖以太環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，堆取料機車載和地面系統(tǒng)的通訊采用滑觸線方式。運行中常出現(xiàn)堆取料機和地面系統(tǒng)聯(lián)鎖通訊信號不穩(wěn)定的現(xiàn)象，通訊聯(lián)鎖信號的不正常和突然中斷很容易造成地面皮帶的堆料、壓料以及堆取料機的沖車故障，嚴重影響了原料的正常輸送。原因大致如下：一是聯(lián)鎖通訊信號采用的是常規(guī)的滑觸線硬物理聯(lián)結方式連接的，在運行過程中大車導軌地基下沉不均，軌道安裝不直，滑觸線隨著皮帶機支架產(chǎn)生震動，使得聯(lián)鎖和通訊滑觸線變形破損導致接觸**。二是現(xiàn)場粉塵大，特別是在雨雪天氣時滑觸線會很容易出現(xiàn)短路現(xiàn)象，而這種個別通訊信號點的外部接地表現(xiàn)在 ＰＬＣ上則會使整塊開關量模板、32個開關量信號同時丟失，故障波及面較大，影響其他料線的運行。

4 技術改造方案

4．1 通訊方案論證及原理

為了解決堆取料機車載和地面的通訊故障，設計出多種方案進行論證。*終決定采用無線數(shù)傳電臺進行通訊，這種方式無需架設電纜或挖掘電纜溝，只需要在每個終端連接無線數(shù)傳電臺和架設適當高度的天線，節(jié)省了人力物力，大大縮短了工程周期，適用原料場供料任務重，改造時間短的現(xiàn)狀。

無線控制系統(tǒng)主要有三部分組成：地面控制 ＰＬＣ，無線通訊單元?車載被控 ＰＬＣ。在地面控制 ＰＬＣ中，接入允許堆取料機堆料和允許堆取料機取料的控制命令和堆取料機堆料和取料的狀態(tài)信息，當需要堆取料機進行堆取料作業(yè)時，操作工在上位機發(fā)出操作指令，通過以太環(huán)網(wǎng)通訊，命令傳送到地面控制 ＰＬＣ，通過無線通訊單元發(fā)送，接收，當車載被控 ＰＬＣ收到這組命令時，由程序解析，控制堆取料機系統(tǒng)進行堆料和取料作業(yè)。同樣道理，在 6臺堆取料機車載被控 ＰＬＣ中的堆取料機堆料狀態(tài)和取料狀態(tài)的狀態(tài)信息，通過無線通訊單元發(fā)送，接收后，被地面 ＰＬＣ接收，通過以太網(wǎng)通訊方式，在上位機畫面上顯示目前堆取料機的堆料、取料狀態(tài)，便于操作工監(jiān)視。堆取料機和地面系統(tǒng)間的控制流程圖如圖 1所示。

無線數(shù)傳電臺的通信是半雙工的，即發(fā)射數(shù)據(jù)時電臺不能接收數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)時電臺不能發(fā)射數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用 ＣＲＣ冗余校驗技術以保障數(shù)據(jù)準確無誤的

傳輸。當?shù)孛嫦到y(tǒng) Ａ和一臺堆取料機車載系統(tǒng) Ｂ兩點間需進行通信時，通信的過程如下：Ａ向 Ｂ發(fā)送命令，Ｂ收到命令后向 Ａ發(fā)送應答數(shù)據(jù)，若 Ａ發(fā)命令后在收發(fā)處理時間 ＴＳ時間內(nèi)收到 Ｂ發(fā)送的應答數(shù)據(jù)并通過 ＣＲＣ校驗正確，則數(shù)據(jù)通訊成功，若不正確或 Ａ發(fā)送命令后在 ＴＳ時間內(nèi)沒有收到 Ｂ發(fā)送的應答數(shù)據(jù)，則 Ａ顯示通信故障信息。通訊過程如圖 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)。堆取料機車載系統(tǒng)采用 ＳＩＭＥＮＳＥ公司 Ｓ7－300系列ＰＬＣ，系統(tǒng)采用主從結構形式，主站安裝在電氣室，2個從站安裝在操作室。6臺車載共 6套 Ｓ7－300系列ＰＬＣ。為了實現(xiàn)與地面系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊?6臺堆取料機的西門子 Ｓ7－300控制系統(tǒng)每套加裝一塊以太網(wǎng)ＣＰ343－1通訊模板，同時為了實現(xiàn)車載 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。增設無線數(shù)傳電臺后，整個原料場硬件和網(wǎng)絡配置圖如圖 3所示。

4．3 數(shù)傳電臺的配置

本系統(tǒng)采用 ＭＤＳ公司的 ＭＤＳｉＮＥＴ900高速無線數(shù)傳電臺來傳輸數(shù)據(jù)。ＭＤＳｉＮＥＴ900電臺抗干擾能力非常強，安全性能強，支持點對多點服務，電臺工作于 900ＭＨｚ頻段，具有較強的繞射能力和穿透能力，因此傳輸距離遠，而且當基站與遠端電臺之間有障礙物阻擋的時候也能保證無線通信正常工作，該電臺采用數(shù)字信號處理技術與 ＦＥＣ前向糾錯技術，可使其具有較高的信號接收靈敏度并能保證信號的可靠傳輸，使其更適應料場料堆多這樣的環(huán)境下應用。

電臺的主要性能指標：

（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車載 ＰＬＣ均為西門子Ｓ7－300系統(tǒng)?采用 ＳＴＥＰ7Ｖ5．3編程軟件，具體設置如下：建立新項目 ＸＷ 項目，建立 ｄｉａｎｍｉａｎ站?將ＤＱＬＪ1、ＤＱＬＪ2、ＤＱＬＪ3、ＨＹＤＬＪ、ｈｙｑｌｊ1、ｈｙｑｌｊ2系統(tǒng)插入到 ＸＷ項目中?增加以太網(wǎng) ＣＰ343－1通訊模版后，對每臺堆取料機重新進行硬件配置，利用循環(huán)中斷 ＯＢ35使 ＣＰＵ按一定時間間隔循環(huán)觸發(fā)中斷。在 ＯＢ35中編制程序?qū)崿F(xiàn)堆取料機和地面系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，同時在地面系統(tǒng)編制程序塊完成同堆取料機間的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。在 ＳＴＥＰ7Ｖ5．3編程軟件中整個系統(tǒng)網(wǎng)絡配置圖如圖 4所示。

5 無線數(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)采用正確的接地設計來達到抑制噪聲干擾。將大功率設備的供電線路和控制系統(tǒng)的供電線路分開，以減少供電線路的

干擾。在布線時將信號線外接金屬網(wǎng)的屏蔽層，與電力線分開走線，屏蔽技術可以抑制電場耦合和磁場耦合，使其免受其他設備的干擾。在原料場現(xiàn)場進行電波傳播和接收場強測試，以便根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和工作要求，確定主站和各從站電臺的功率、天線類型、架設高度等參數(shù)，并采用 ＣＲＣ檢驗技術及錯誤重發(fā)機制保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、可靠?

6 結束語

堆取料機無線通訊系統(tǒng)已經(jīng)在萊鋼銀前綜合料場得到實際應用，投產(chǎn)后堆取料機和地面系統(tǒng)通訊的可靠性大大提高，杜絕了地面皮帶的堆料、壓料以及堆取料機的沖車故障，料流聯(lián)鎖順暢。減少了操作工、維修工的勞動強度，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益，具有很好的推廣應用價值。