郝軍強(qiáng)（安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司，河南 安陽(yáng)　455004）

虛擬煤氣熱值儀

郝軍強(qiáng)
（安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司，河南 安陽(yáng)455004）

摘要：隨著工業(yè)控制規(guī)模的不斷增大，快速、實(shí)時(shí)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信成為現(xiàn)代化制造發(fā)展的必經(jīng)之路。通訊編程技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用有巨大潛力，體現(xiàn)在應(yīng)用平臺(tái)廣泛、投入成本低廉，不需要專業(yè)的工業(yè)軟件平臺(tái)系統(tǒng)資源占用少，能夠做到高效快速。

關(guān)鍵詞：以太網(wǎng)；西門子；套接字

中圖分類號(hào)：TQ542

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-864X（2015）05-0194-02

作者簡(jiǎn)介：郝軍強(qiáng)，河南.安陽(yáng)，安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司。

Virtual instrument gas calorific value

Hao Junqiang
（Anyang Iron and Steel Stock Co. ，LtdHenanAnyang455004）

ABSTRACT：With the increasing scale of industrial control， fast， real-time network communication has become the only way which must be passed of modern manufacturing industry development. Communication programming technology has great potential in the application of industrial production， reflected in the application platform widely， low investment cost，does not require specialized software platform occupy less system resources， to achieve rapid and efficient.

KEY WORDS：Ethernet；Siemens；Socket

前言

安鋼熱處理車間，加熱爐由于使用的煤氣熱值儀，煤氣檢測(cè)設(shè)備不夠穩(wěn)定或損壞時(shí)，很難準(zhǔn)確獲得煤氣熱值信息，就不能將煤氣熱值信息發(fā)送給熱處理爐，熱處理爐無(wú)法獲取煤氣熱值的準(zhǔn)確信息，按照自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)定，熱處理爐是必須停止生產(chǎn)的，從而直接影響生產(chǎn)，對(duì)熱處理鋼的質(zhì)量和生產(chǎn)效率都是有很大影響。我們有三種對(duì)策可供選擇，更換新設(shè)備，經(jīng)濟(jì)性不好；人工計(jì)算錄入數(shù)據(jù)，勞動(dòng)量大；計(jì)算機(jī)編程，完全自動(dòng)化，經(jīng)濟(jì)可靠，便與實(shí)施。

隨著自動(dòng)化和控制工程師需要與網(wǎng)絡(luò)打交道的機(jī)會(huì)越來(lái)越多，聯(lián)網(wǎng)的愿望和需要也正在逐漸高漲。在數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中，大多數(shù)工程師已將以太網(wǎng)協(xié)議應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)和工廠的診斷、測(cè)試及維護(hù)。由此產(chǎn)生了人機(jī)界面及各種組態(tài)軟件產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的出現(xiàn)簡(jiǎn)化了對(duì)PLC的控制、操作，使PLC的應(yīng)用更加方便。但也有其共同的缺點(diǎn)，價(jià)格普遍偏高和可二次開(kāi)發(fā)性較差。VB作為“原始”的編程語(yǔ)言，兼具了上述兩方面的優(yōu)勢(shì)。本文是一個(gè)技改項(xiàng)目來(lái)討論如何通過(guò)VB實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與PLC的以太網(wǎng)通信問(wèn)題。

一、概況

熱處理爐是我廠重要的設(shè)備，由國(guó)外廠商設(shè)計(jì)，自動(dòng)化控制技術(shù)復(fù)雜，熱處理爐在工作時(shí)對(duì)煤氣熱值要求嚴(yán)格，控制系統(tǒng)設(shè)定正常煤氣熱值在1500到3000，低于或超過(guò)這個(gè)范圍熱處理爐就會(huì)停爐保護(hù)。由于熱處理爐的煤氣熱值儀工作不穩(wěn)定，引起向熱處理爐自動(dòng)控制系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，導(dǎo)致停爐影響生產(chǎn)。

二、存在的問(wèn)題及原因分析

熱處理爐自2009年投產(chǎn)至今，已有5年的時(shí)間，煤氣熱值儀是其重要的設(shè)備之一，煤氣熱值儀是通過(guò)將化學(xué)反映轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的儀器，其正常工作期限只有2年，現(xiàn)今故障頻發(fā)，導(dǎo)致停爐停產(chǎn)故障。

通過(guò)對(duì)我廠熱處理爐停爐原因的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)：1、熱處理爐故障頻發(fā)，每月故障率超過(guò)車間指標(biāo)要求。2、煤氣熱值儀故障是造成加熱爐故障停爐的主要原因，約占故障停爐總次數(shù)的80%以上。

三、研究對(duì)策

有三種方案可供選擇：

1.更換新設(shè)備，經(jīng)濟(jì)性不好；

2.人工計(jì)算錄入數(shù)據(jù)，勞動(dòng)量大；

3.計(jì)算機(jī)編程，完全自動(dòng)化，經(jīng)濟(jì)可靠，便與實(shí)施。

最終選擇使用計(jì)算機(jī)編程，來(lái)解決煤氣熱值數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的問(wèn)題。安鋼計(jì)量管理信息系統(tǒng)網(wǎng)站，有著實(shí)時(shí)的煤氣加壓站數(shù)據(jù)信息。這樣我們就省去了設(shè)備，減少了人力維護(hù)，編程做出的是一臺(tái)“虛擬煤氣熱值儀”。

其中以太網(wǎng)通訊編程是整個(gè)系統(tǒng)的核心，以是研究的以太網(wǎng)通訊系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖，我們將按照這個(gè)方案進(jìn)行實(shí)施。

四、解決方案

1.西門子以太網(wǎng)通訊。

（1）TCP/IP以太網(wǎng)∶ TCP/IP傳輸控制協(xié)議，提供了數(shù)據(jù)流通信，但并不將數(shù)據(jù)封裝成消息塊，因而用戶并不接收到每一個(gè)任務(wù)的確認(rèn)信號(hào)。支持面向TCP/IP的Socket，支持給予TCP/IP的發(fā)送和接收，使得設(shè)備在工業(yè)以太網(wǎng)上的通信非常容易。該協(xié)議支持大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)傳輸。通過(guò)該以太網(wǎng)，SIMATIC S7可以通過(guò)建立TCP連接來(lái)發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。

（2）S7 工業(yè)以太網(wǎng)：主要底層還是基于ISO傳輸或者ISO on TCP以太網(wǎng)的協(xié)議，該以太網(wǎng)在ISO/OSI的第7層應(yīng)用層上確認(rèn)對(duì)方的數(shù)據(jù)傳輸該連接，可用于所有S7/M7設(shè)備。 SIMATIC S7/M7-300/400站之間數(shù)據(jù)的可靠傳輸（使用“BSEND/BRCV”或“PUT/ GET” SFB）。 高速，不可靠數(shù)據(jù)傳輸取決于對(duì)方與時(shí)間相關(guān)的操作（使用“USEND/URECV”SFB）。

（3）ProfiNet以太網(wǎng)：PROFINET囊括了諸如實(shí)時(shí)以太網(wǎng)、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、故障安全以及網(wǎng)絡(luò)安全等功能，可以更好的兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS技術(shù)。PROFINET其功能包括8個(gè)主要的模塊，依次為實(shí)時(shí)通信、分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)安裝、IT標(biāo)準(zhǔn)和信息安全、故障安全和過(guò)程自動(dòng)化。

在眾多西門子以太網(wǎng)方案中，最為簡(jiǎn)單方便的TCP/IP以太網(wǎng)來(lái)完成此項(xiàng)目。

2.西門子通訊功能塊FC5和FC6。

通信功能塊 FC5 "AG_SEND" 和 FC6 "AG_RECV"的特點(diǎn)：

（1）FC5和FC6是異步通信方式。

（2）通過(guò)OB1調(diào)用這些功能塊 。

（3）它們的執(zhí)行可能需要多個(gè)OB1循環(huán)。

（4）FC5通過(guò)輸入?yún)?shù) "ACT"激活。

（5）由"DONE"或 "ERROR"表示任務(wù)結(jié)束。

（6）AG_SEND 和 AG_RECV能夠同時(shí)通過(guò)同一連接通信。

（7）最新版本的功能塊 FC5 "AG_SEND"和 FC6 "AG_RCV"

S7程序包含從SIMATIC_NET_CP 庫(kù)中對(duì)通信功能塊FC5 "AG_ SEND"和 FC6 "AG_RCV"的調(diào)用。FC5 "AG_SEND"用于向另外的S7站、計(jì)算機(jī)站或者第三方的系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)。FC6 "AG_RECV" 用于從另外的S7站、計(jì)算機(jī)站或者第三方的系統(tǒng)接收數(shù)。

3.編程。

計(jì)算機(jī)編程使用模塊化，把軟件分為3個(gè)部分：網(wǎng)站數(shù)據(jù)抓取模塊；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及運(yùn)算模塊；連接西門子PLC通訊模塊。3個(gè)部分分別獨(dú)立編程，然后單獨(dú)測(cè)試，最后整合所有模塊，形成完整的程序，這樣的編程方案好處在于，每個(gè)模塊以后都可以變化成為新的軟件。

（1）網(wǎng)站數(shù)據(jù)抓取模塊：

網(wǎng)站獲取數(shù)據(jù)是通過(guò)將網(wǎng)站在程序內(nèi)運(yùn)行，通過(guò)抓包的方式，將數(shù)據(jù)提取下來(lái)。

（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及運(yùn)算模塊。

（3）連接西門子PLC通訊模塊：

使用TCP/IP通訊協(xié)議，編程軟件端作為服務(wù)器端偵聽(tīng)，如果和西門子PLC工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)連通，西門子PLC就作為客戶端，接收軟件發(fā)送的數(shù)據(jù)包。

4.虛擬煤氣熱值儀。

虛擬煤氣熱值儀不僅實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)通訊，并且做到了同時(shí)連接兩個(gè)不同的以太網(wǎng)， 實(shí)時(shí)的獲取數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)，做到了設(shè)計(jì)之初設(shè)定的目標(biāo)，使用以太網(wǎng)通訊的“虛擬煤氣熱值儀”。

五、結(jié)語(yǔ)

我們對(duì)2014年7月份至2015年2月份熱處理爐故障原因及頻次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，使用了計(jì)算機(jī)與西門子PLC以太網(wǎng)通訊編程模塊后，再次調(diào)查，發(fā)現(xiàn)：1、熱處理爐故障減少，每月故障率低于車間指標(biāo)要求。2、煤氣熱值儀故障為零的已不構(gòu)成主要原因，約占故障停爐總次數(shù)的0%。

因煤氣熱值而引起的故障為零，癥結(jié)已經(jīng)解決，效果顯著。通過(guò)使用“虛擬煤氣熱值儀”系統(tǒng)，熱處理爐不再因煤氣熱值問(wèn)題而停爐停產(chǎn)了。經(jīng)用戶單位檢驗(yàn)，燃?xì)鉄嶂敌畔⑴c計(jì)算值及檢驗(yàn)值幾乎一致，改進(jìn)使系統(tǒng)的可靠性、準(zhǔn)確性得以加強(qiáng)，不但滿足了用戶的工藝技術(shù)要求，年經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用在108萬(wàn)元，同時(shí)大大減輕了現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員的工作量。

參考文獻(xiàn)：

[1]CSND論壇[A/OL]bbs.csdn.net/forums/VB_Network，2014-04。

[2]孫雨萍.“電機(jī)學(xué)”特色教學(xué)體系研究[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)∶2010（2）42～45。