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(jī)系統(tǒng)、堆取料機(jī)大型可移動設(shè)備等組成。原料場面積大、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對系統(tǒng)設(shè)備及料流進(jìn)行聯(lián)鎖控制。原設(shè)計堆取料機(jī)大型可移動設(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、大車的震動、聯(lián)結(jié)方式的不合理時常導(dǎo)致大車和控制系統(tǒng)信號中斷，導(dǎo)致料流停止，根本無法實(shí)現(xiàn)堆取料機(jī)和地面系統(tǒng)間的聯(lián)鎖控制。目前針對此問題進(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(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。萊鋼銀前原料場主要擔(dān)負(fù)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(jié)和燒結(jié)廠老原料。萊鋼銀前原料場有 25個轉(zhuǎn)運(yùn)站、45條膠帶機(jī)、3個重型堆取料機(jī)、1個重型混勻堆料機(jī)、2個重型混勻取料機(jī)、13個三通分料器、10個圓盤給料機(jī)、1個重型卸料小車和大量的受卸設(shè)備。整個系統(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(jī)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，堆取料機(jī)車載和地面系統(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(jī)的沖車故障，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)行過程中大車導(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，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(diǎn)的外部接地表現(xiàn)在 ＰＬＣ上則會使整塊開關(guān)量模板、32個開關(guān)量信號同時丟失，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)車載和地面的通訊故障，設(shè)計出多種方案進(jìn)行論證。*終決定采用無線數(shù)傳電臺進(jìn)行通訊，這種方式無需架設(shè)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(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，適用原料場供料任務(wù)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(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，操作工在上位機(jī)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(dāng)車載被控 ＰＬＣ收到這組命令時，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臺堆取料機(jī)車載被控 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(jī)畫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(yàn)技術(shù)以保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤的

傳輸。當(dāng)?shù)孛嫦到y(tǒng) Ａ和一臺堆取料機(jī)車載系統(tǒng) Ｂ兩點(diǎn)間需進(jìn)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(yīng)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(yīng)答數(shù)據(jù)并通過 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時間內(nèi)沒有收到 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個從站安裝在操作室。6臺車載共 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臺堆取料機(jī)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(shí)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(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)無線數(shù)傳電臺后，整個原料場硬件和網(wǎng)絡(luò)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(qiáng)，安全性能強(qiáng)，支持點(diǎn)對多點(diǎn)服務(wù)，電臺工作于 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(shù)與 ＦＥＣ前向糾錯技術(shù)，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(yīng)料場料堆多這樣的環(huán)境下應(yīng)用。

電臺的主要性能指標(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)車載 ＰＬＣ均為西門子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，對每臺堆取料機(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編程軟件中整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)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(shè)計來達(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，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(shù)可以抑制電場耦合和磁場耦合，使其免受其他設(shè)備的干擾。在原料場現(xiàn)場進(jìn)行電波傳播和接收場強(qiáng)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(shè)高度等參數(shù)，并采用 ＣＲＣ檢驗(yàn)技術(shù)及錯誤重發(fā)機(jī)制保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、可靠?

6 結(jié)束語

堆取料機(jī)無線通訊系統(tǒng)已經(jīng)在萊鋼銀前綜合料場得到實(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)的沖車故障，料流聯(lián)鎖順暢。減少了操作工、維修工的勞動強(qiáng)度，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，具有很好的推廣應(yīng)用價值。