冶金工業(yè)下自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)探析

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1以太網(wǎng)控制技術(shù)在冶金工業(yè)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前國(guó)際主流自動(dòng)化控制技術(shù)廠商生產(chǎn)的控制器都提供以太網(wǎng)TCP／IP接口，這是因?yàn)橐蕴W(wǎng)TCP／IP技術(shù)以及協(xié)議是完全公開(kāi)的，并且已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)互連的重要標(biāo)準(zhǔn)。因此，以太網(wǎng)控制技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材質(zhì)選用、產(chǎn)品強(qiáng)度、可互操作性、可靠性等方面能夠滿足冶金工業(yè)的生產(chǎn)需要。

（1）數(shù)據(jù)傳輸率高。

數(shù)據(jù)傳輸率高的特點(diǎn)為以太網(wǎng)控制技術(shù)在冶金工業(yè)中的運(yùn)用奠定了重要基礎(chǔ)，通信速率的提高不僅可以減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，而且可以顯著提高時(shí)間確定性。一般來(lái)說(shuō)，10Mb／s的以太網(wǎng)傳送1518字節(jié)需要用1．2s，而1000Mb／s的以太網(wǎng)僅需要12μs，而隨著百兆網(wǎng)、千兆網(wǎng)的廣泛使用和萬(wàn)兆網(wǎng)的出現(xiàn)，冶金工業(yè)中以太網(wǎng)控制技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸率將會(huì)更快。

（2）交互式和開(kāi)放的數(shù)據(jù)存取技術(shù)。

由于具有開(kāi)放式和交互式數(shù)據(jù)提取及存儲(chǔ)技術(shù)，以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的終端設(shè)備以及交換機(jī)端口之間可以采用全雙工通信線路，在交換機(jī)內(nèi)部多對(duì)端口之間采用并行交換，這樣不僅有助于消除以太網(wǎng)用于工業(yè)控制時(shí)所受到的制約，滿足生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)時(shí)控制的要求，而且可以支持虛擬局域網(wǎng)，降低組網(wǎng)成木，提高網(wǎng)絡(luò)控制的靈活性。

（3）性能可靠，維護(hù)方便。

由于以太網(wǎng)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)以及相同的通信協(xié)議，Ethernet和TCP／IP很容易集成到信息系統(tǒng)。所以在設(shè)置、診斷以及維護(hù)等方面的技術(shù)比較成熟，并且已經(jīng)被廣大技術(shù)人員所接受和熟練掌握。因此，以太網(wǎng)控制技術(shù)就為冶金工業(yè)建立公共網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)奠定了基礎(chǔ)，并可以構(gòu)成各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為冶金工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的運(yùn)行提供可靠保障。例如，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，采用星形連接及交換式Hub，可以提供數(shù)據(jù)緩沖以及具有確定接收數(shù)據(jù)的網(wǎng)段智能，降低數(shù)據(jù)沖撞及重發(fā)機(jī)會(huì)?？傊蕴W(wǎng)技術(shù)具有高傳輸速率、高傳輸安全性和可靠性等優(yōu)勢(shì)，為解決冶金工業(yè)的控制、管理以及系統(tǒng)集成等問(wèn)題提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。例如，ODVA（DeviceNet供應(yīng)商協(xié)會(huì)）就已經(jīng)了在工廠基層使用以太網(wǎng)服務(wù)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?？梢?jiàn)，以太網(wǎng)進(jìn)入工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。把以太網(wǎng)控制技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)合起來(lái)，使冶金工業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)集中到統(tǒng)一的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，這樣就可以顯著提高冶金工業(yè)的生產(chǎn)效能。

2自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在冶金工業(yè)綜合控制中的應(yīng)用

自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在冶金工業(yè)的應(yīng)用，不僅可以對(duì)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)整和檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并發(fā)出指示信號(hào)，而且可以根據(jù)要求進(jìn)行自動(dòng)化工作。以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在冶金工業(yè)綜合控制中的廣泛應(yīng)用，不僅可以解決冶金工業(yè)生產(chǎn)中的系統(tǒng)控制等問(wèn)題，而且可以有效提高冶金工業(yè)的生產(chǎn)效益。

（1）構(gòu)建冶金基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)。

在冶金工業(yè)中，以PLC、DCS、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為代表的計(jì)算機(jī)控制，是對(duì)冶金生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的控制，構(gòu)成了冶金基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)。在這一系統(tǒng)中，PLC控制占據(jù)主導(dǎo)地位，是最基礎(chǔ)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其作用的發(fā)揮將會(huì)對(duì)冶金工業(yè)綜合控制系統(tǒng)產(chǎn)生直接影響。在冶金基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)中，PLC發(fā)揮著回路控制的功能，DCS主要是用于改善順序控制功能，它們與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等設(shè)備構(gòu)成了冶金工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中重要的基本控制系統(tǒng)，發(fā)揮著極其重要的作用。

（2）構(gòu)建冶金生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)。

在冶金工業(yè)過(guò)程中，借助于生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)冶金生產(chǎn)流程進(jìn)行集成控制，使其在協(xié)調(diào)工序、質(zhì)量監(jiān)控以及在線監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮積極作用。這是冶金工業(yè)自動(dòng)化綜合控制系統(tǒng)的重要組成部分。因此，必須構(gòu)建冶金生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)，促進(jìn)冶金生產(chǎn)橫向數(shù)據(jù)的集成與相互傳遞，同時(shí)推動(dòng)計(jì)劃—生產(chǎn)—控制等縱向的信息集成。在此基礎(chǔ)上，整合冶金生產(chǎn)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，為冶金生產(chǎn)管理控制提供決策支持。

（3）構(gòu)建過(guò)程控制系統(tǒng)。

在冶金工業(yè)生產(chǎn)中，采用光機(jī)電一體化、軟測(cè)量以及數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)處理等技術(shù)，以關(guān)鍵工藝參數(shù)控制、物流跟蹤、能源控制以及產(chǎn)品質(zhì)量全過(guò)程控制為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)冶金工業(yè)流程的在線監(jiān)控。通過(guò)構(gòu)建過(guò)程控制系統(tǒng)，借助于繼電器、傳感器等設(shè)備的應(yīng)用，不僅可對(duì)冶金工業(yè)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和控制，而且可充分實(shí)現(xiàn)對(duì)冶金自動(dòng)化的順序控制、過(guò)程控制、傳動(dòng)控制以及運(yùn)動(dòng)控制，有效改進(jìn)冶金工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的效能。例如，采用RCS－9600CS系列裝置來(lái)保護(hù)測(cè)控產(chǎn)品，具有較高的靈活度，可有效對(duì)冶金工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制。

（4）構(gòu)建企業(yè)信息化系統(tǒng)。

建立企業(yè)信息化系統(tǒng)的目的在于實(shí)現(xiàn)信息共享，不斷提升冶金工業(yè)的制造智能，以有效實(shí)施質(zhì)量管控、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)調(diào)度等的動(dòng)態(tài)管理，這樣不僅可以降低冶金工業(yè)的生產(chǎn)成本，而且可以做到對(duì)能源的有效管控與性能管理，為冶金工業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展以及冶金工業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理等的創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)的信息基礎(chǔ)。例如，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)及其他技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)冶金工業(yè)生產(chǎn)流程的模擬，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障分析、在線監(jiān)測(cè)等多方面的智能管理，降低冶金工業(yè)的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)利潤(rùn)。

3結(jié)語(yǔ)

在冶金工業(yè)中廣泛應(yīng)用自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，不僅可以降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)事故，降低企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，而且有助于實(shí)現(xiàn)冶金生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化，提高我國(guó)冶金工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，這已經(jīng)成為我國(guó)冶金工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。但是，應(yīng)該看到，我國(guó)冶金工業(yè)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)起步晚，技術(shù)基礎(chǔ)比較薄弱，冶金工業(yè)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展面臨很多不足。因此，必須把以太網(wǎng)控制技術(shù)與冶金工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展結(jié)合起來(lái)，推動(dòng)我國(guó)冶金工業(yè)快速健康發(fā)展。

作者：杜平先 單位：云南恒豐工程建設(shè)監(jiān)理有限公司