（淮北矿业股份有限公司 临涣选煤厂 安徽淮北 235100）
摘要：随着科学技术的不断发展，在选煤厂实际生产中自动控制技术和智能传感器技术的应用日益增多，在数据的传输上也越来越复杂，可靠性要求也越来越高。本文主要从选煤厂PLC控制系统现状进行了分析，对搭建工业以太环控制环网系统方案进行了简要介绍，解决了生产过程中遇到的实际问题，取得了良好的效果。
关键词：以太环网；PLC控制；选煤
1、概况
淮北矿业集团临涣选煤厂于1990 年建成投产，原设计年入洗原煤能力300万吨，是国家“八.五”重点建设工程项目、宝钢二期配套工程。2004 年，经过一期扩能，年入洗原煤能力达到 450 万吨。2005 年，作为安徽省“861”行动计划重点建设项目西区800 万吨扩建工程开工，从此该厂踏上了跨越式发展的征程，经多次扩能改造，目前该厂年入洗原煤已达到 1600 万吨。
2、现状分析
因我厂经过多次扩建，生产工艺流程复杂，设备数量多。东、西区集中控制系统网络结构都属于星型拓扑结构，控制系统通讯方式采用同轴电缆和Genis线，即以PLC为中心节点，其它上位机、服务器作为分支节点，通过交换机分别与PLC直接相连；该结构需要大量的交换机进行转接，网络系统复杂，控制网与视频网以及办公网存在交叉现象，系统故障点多，稳定性差，严重威胁控制网的安全及稳定，时常因为控制网络通讯中断造成生产无法正常进行。同时，现场大量单机自动化设备，分属不同型号PLC（如GE、施耐德、西门子等）进行独立控制，没有做到互通互联，导致各系统之间信息不畅通。同时，现场需要布置十余个操作站和两个调度中心，无法实现设备的集中控制和统一管理。同时，因现有的GE、施耐德PLC硬件系统升级，导致配件采购困难，工控机及其操作系统升级后与组态软件不兼容等问题突出。
图一 原控制系统网络图
3、以太环网总体设计
利用工业以太网技术在东、西区搭建一套工业控制环网平台，通过环网平台将东、西区调度室整合为一个调度指挥中心，把所有的分散PLC控制系统和单机自动化设备整合到一个PLC控制系统中，取消现场十余个操作站，减少上位机数量，以实现设备资源的集中统一管理。按照选煤厂工艺流程和控制的需要，分别在原煤筛分系统、重介系统、浮选系统、压滤系统、储装运系统各配电室内设置环网交换机节点，以满足数据信息接入的要求。
环网平台主要软硬件配置如下：
3.1核心环网交换机选用，采用AB 1783-BMS10CGN环网交换机，其含10个网口（8个电口，2个千兆组合光口），具有最多可为 128 个设备提供以太网 IP 地址转换；包括嵌入式网络发现工具，此工具带 DHCP 服务器可用于分析和配置本地网络设备；提供 SD 卡支持，以进行初始配置和备份/恢复，包括嵌入式帮助文件以方便使用。
3.2控制PLC CPU选型，选用AB公司 1756-L83E，其具有内存多达10M，最多可支持150个网络节点，支持ENTERNET IP ，DEVICENET，CONTROLNET 协议等；程序扫描时间小于0.06毫秒；在同一机架中可多处理器并存，实现分布式运算。即可随意安放处理器模块、输入输出模块和通信模块，而没有任何的数量、位置和类型限制；用户无需更换处理器，通过替换更大容量的内存即可扩充系统处理能力；基站和扩展I/O的框架采用同系列规格的框架，所有的I/O模块采用和CPU对应同一系列的模块；具有带电插拨功能。
3.3编程软件选型，选用AB logix5000，用于现场各设备的编程支持，其优点为模块化的高性能控制平台可满足顺序控制、过程控制、驱动以及运动控制的要求，还可在没有限制的条件下组合多个控制器、网络和I/0。
3.4组态软件选型，采用AB Facratacy 运行版,用于实现整合后的控制系统人机界面交互，其具有友好组态编辑画面、历史趋势查询、动态组画、数据库接入和输出、语音报警等功能。
3.5光纤敷设，现场环网各分站之间通过敷设48芯（24对）单模光纤，以适应除工业控制以外的视频、传感器通信及其它需求。同时把环网数据接入本地服务器以实现数据的高效利用。
3.6数据服务器配置，我厂作为集团公司的二级单位，需要把部分控制信息和数据通过网络上传。为满足这一要求，选用华为FusionServer 2488H V5机架服务器，其支持安装2个或4个英特尔®至强®可扩展处理器，最高支持205W，48个DDR4 内存插槽，最高2666MT/s；支持RAID0/1/5/6/10/50/60,支持超级电容保护，提供RAID支持、RAID级别迁移、磁盘漫游等功能；支持2个GE网口和2个10GE网口等功能。
3.7环网安全，因整个环网系统要集团网、厂内网进行数据交换，为保证控制环网安全运行，防止病毒入侵。需要安装网络防火墙，其主要功能是对流经它的网络通信进行扫描，这样能够过滤掉一些攻击，以免其在目标计算机上被执行。目前，采用的是思科ASA5505-K8企业级防火墙，其具有网络吞吐量大、可靠性高、安装方便等优点。
图二 现环网系统物理架构图
4、应用效果
4.1在通过对控制网络升级为以太环网后，其具有的双环网冗余、强大网络自愈能力、传输速率高、带宽容量大、传输距离远、抗干扰和雷击能力强等特点使得我厂整个控制系统的可靠性得到大幅的提升，降低了通讯中断导致系统无法正常运行，保障了生产连续性，稳定了产品质量，经济效益显著。
4.2便于通过环网把所有分散的控制系统和单机自动化设备整合到一套PLC进行高度集中控制，解决了各子系统间不兼容等问题，实现各子系统的高度集成和信息的无障碍快速传输，现已将所有设备归集调度指挥中心统一管理，为今后数字化工厂、智能化工厂建设提供安全可靠的网络支持。
5、结语
在全球步入以智能制造为主导的工业4.0革命的时代背景下，各行各业必将向着高度自动化、信息化、智能化的方向发展。而此项改造是企业实现这些目标的一项基础性的工作，意义十分重大，具有很强的应用价值。
参考文献：
[1]谢昊飞，工业以太网技术，科学出版社，2007年.
[2]（德）博尔曼，工业以太网的原理与应用，国防工业出版社出版，2011年.
[3]徐斌，罗克韦尔PLC应用技术，电子工业出版社，2013年.
[4]钱晓龙，ControlLogix系统组态与编程--现代控制工程设计，机械工业出版社，2013年.
论文作者:袁明朋
论文发表刊物:《科技研究》2018年10期
论文发表时间:2019/1/3
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