1 前言

　　目前，以太網技術具有價格低廉、穩定可靠、通信速率高、軟硬件產品豐富、應用廣泛以及支持技術成熟等優點，已成為最受歡迎的通信網絡之一。而在工業控制領域，TCP/IP工業以太網技術也廣泛應用到各個行業。安鋼500m

2 燒結機自動控制系統就是基于TCP/

　　IP工業以太網技術實現了對燒結生產過程自動控制、監控及管理。該系統于2012年6月投產以來，運行一直很平穩，成功的向安鋼3號高爐提供了優質燒結礦。

2 TCP/IP工業以太網

　　2.1 工業以太網定義

　　工業以太網是指其在技術上與商用以太網（IEEE802.3標準）兼容，但材質的選用、產品的強度和適用性方面應能滿足工業現場的需要，即在環境適應性、可靠性、安全性和安裝使用方面滿足工業現場的需要。

　　與專門為工業控制而開發的現場總線相比，工業以太網技術的優點表現在：以太網技術應用廣泛，為所有的編程語言所支持；軟硬件資源豐富；易于與Internet連接，實現辦公自動化網絡與工業控制網絡的無縫連接；可持續發展的空間大等。

　　2.2 工業以太網的特點

　　（1）通信的確定性

　　工業控制網絡必須滿足對實時性的要求，即信號傳輸要速度快，確定性好。采用星型網絡拓撲結構，交換機將網絡劃分為若干個網段。交換機之間通過主干網絡進行連接，交換機可對網絡上傳輸的數據進行過濾，使每個網段內節點間的數據傳輸只在本地網段內進行，而不需經過主干網，從而本地數據傳輸不占其它網段的帶寬，降低了所有網段和主干網的網絡負荷。最后，采用全雙工通信方式。在一個用5類雙絞線（光纜）連接的全雙工交換式以太網中，其中一對線用來發送數據，另一對線用來接收數據，這樣交換式全雙工以太網消除了沖突的可能，使Ethernet通信確定性和實時性大大提高。

　　（2）可靠性和安全性在實際應用中，主干網一般采用光纖傳輸，現場設備的連接則可采用屏蔽雙絞線，對重要的網段還可采用冗余網絡技術，這樣大大提高了網絡的抗干擾能力和可靠性。另外，實現了與Internet的無縫集成和工廠信息的垂直集成。

　　（3）PROFIBUS DP 網絡PROFIBUS是作為德國國家標準DIN19245和歐洲標準EN50170的現場總線，目前已成為中國國家標準GB/T20540-2006的現場總線。由此可看出PROFIBUS在現場總線中的重要的地位。PROFIBUS根據應用特點分為PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA三個兼容版本。支持主—從系統、純主站系統、多主多從混合系統。其中PROFIBUS-DP適用于自動控制系統和設備級分散I/O之間的通信設計，在過程自動化領域有著廣泛的運用。PROFIBUS-DP總線是為高速設備分散控制或自動化控制而設計的，有比較高的數據傳輸率，特別適用于系統與外部設備之間的通信，遠程I/O系統尤為合適。它允許高速度周期性的小批量數據通信，適用于對時間要求比較高的自動化場合。PROFIBUS-DP總線上的設備一般為主站與從站配置，允許構成單主站或多主站系統。多主站系統一般對主站數量有一定的限制。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發送輸出信息，PROFIBUS-DP還提供智能化現場設備所需的非周期性通信以進行組態、診斷和報警處理等。

3 工業以太網和DP網絡在安鋼500m2燒結機自動控制系統的應用

　　3.1 安鋼500m2燒結機自動控制系統要求

　　該自動控制系統實現了對整個燒結機生產設備的聯鎖控制，實時數據的采集與分析，過程與設備狀態的監控與報警，過程趨勢數據的采集與處理，報表打印，畫面顯示。完成了生產設備的基礎自動化及過程計算機控制。燒結工藝對自動系統的主要要

　　求有以下幾點：

　　（1）自動控制系統可實現配混系統、燒冷系統、成品篩分系統、主抽風系統、主粉塵系統及電除塵卸灰系統的邏輯順序控制。

　　（2）自動控制系統對主抽風機、點火爐、混合機加水等生產工藝的數據采集處理及回路控制。

　　（3）全廠輔助設備在主控室的監控。如除塵設備、加油設備。

　　3.2 現場控制級

　　全廠共設計了5個配電室（機尾配電室、配料配電室、成品配電室，主電氣樓、主抽電氣室）控制了全廠的電氣儀表設備。控制系統輸入、輸出點共4000余點。根據工藝要求和設備就近配置的原則，控制系統共設4個PLC主站分別為：配料站（配料配電室）、燒結電氣站（主電氣樓）、燒結儀表站（主電氣樓）、主抽站（主抽電氣室）。5個主站下帶分站20個，分別在機尾配電室、成品配電室分布。中間用RG6電纜進行連接。

　　主站選用施耐德電氣公司的QUANTUM 140系列PLC。主站和分站之間通過RIO（遠程I/O）進行通信。

　　3.3 環網傳輸級

　　各個PLC站、上位監控機、工程師站之間采用環路光纖的TCP/IP工業以太網連接，構成了燒結生產的綜合監控網絡。

　　采用環網技術，光纖從第一臺交換機出發，最后返回第一臺交換機在網絡路徑上形成閉合，并保證網絡傳輸速度為100MBPS，正常的時候，網絡數據逆時針旋轉，當網絡由于某種原因發生故障，此時環網自動斷裂，形成線性網絡，它依然能夠保證網絡的所有特性，不影響任何工作，直到網絡修復。當網絡修復后，它還支持熱愈合，可無級恢復故障。就好象沒有故障發生一樣。

　　環網用5個赫斯曼網絡交換機進行連接，分別放于5個配電室內，方便各主站PLC、輔助設備接入綜合監控網絡。

　　交換機選用赫斯曼MICE MS20系列，配備2個光口，6個電口。支持環網冗余功能。通過軟件可以設定其中2個口為冗余功能。主交換機放于工程師站，方便操作室監控機和其連接，也便于工程師管理和維護。安放在各配電室方便需要聯網設備的連接。系統網絡配置簡圖如圖1所示。