工业以太网通讯在堆取料机上的应用

朱永昌 刘明珠

（北方重工集团有限公司，辽宁 沈阳 110027）

1 概述

堆取料机是现代化工业大宗散状物料连续装卸的高效设备，目前已经广泛应用于港口、码头、冶金、水泥、钢铁厂、焦化厂、储煤厂、发电厂等散料（矿石、煤、焦碳、砂石）存储料场的堆取作业。本文内容所涉及的圆形料场堆取料机，广泛应用于发电厂的原煤堆料及取料作业。某电厂使用的堆取料机采用SIEMENS S7-300系列PLC进行机上系统控制。中控室DCS同样采用SIEMENS S7-300系列PLC。在正常生产过程中，堆取料机需要将中控室需要的堆取料机状态及运行信号（堆取料机运行，堆取料机备妥，堆取料机故障等）送至中控。同样，中控室也需要将堆取料机安全运行所需要的连锁信号（地面皮带机运行，中控室运行自动运行等）送至堆取料机机上。信号如表1所示。

表1

按照设计院原设计要求，信号采用硬接线方式，由堆取料机机上PLC系统将仪表信号输出给中控PLC系统。同理，由中控将仪表信号输出给堆取料机PLC系统。如图1所示。

图1 原设计仪表接线示意图

但是，采用这种接线方式来达到信号交换，要求每个信号都要一根仪表信号线，这种接线方式有以下几点弊端：占用PLC系统的I/O资源，增加硬件配置，如I/O模块及信号隔离装置，费用较高。堆取料机PLC系统与中控室PLC系统之间要放16根仪表信号线，并有盘后仪表配线工作，施工量较大。硬件安装，配线，回路测试要花费较长的时间，占用系统停机时间较长。

2 PLC以太网通讯解决方案及硬件组态

2.1 PLC以太网通讯解决方案

根据机上及中控室PLC系统都有以太网模块CP343-1（型号：6GK7 343-1EX11-0XE0）组成各自的以太网通讯方式与上位机进行数据通信。而且该型号以太网模块支持两套PLC系统之间的读写操作，采用以太网通讯方式代替仪表硬接线来达到工艺要求，如图2所示。

图2 PLC以太网通讯解决方案

2.2 以太网硬件组态步骤

首先进行硬件组态。定义两套PLC系统以太网模块CP343-1的以太网IP（不能相同，但需要在同一网段）。

堆取料机机上PLC系统以太网模块以太网IP：192.168.0.10

子网掩码：255.255.255.0

中控室PLC系统以太网模块以太网IP：192.168.0.20

子网掩码：255.255.255.0

在西门子STEP7软件的网络配置NetPro中，对CPU314-2DP模块插入一个新的网络连接，并设定链接类型为ISO-on-TCP connection或者 TCP connection或者UDP connection或者ISO Transport connection，点击OK后，弹出链接属性窗口，使用该窗口的默认值，并根据该对话框右侧信息进行后面程序块参数设定。如图3所示。

图3 网络配置画面

定义网络通信的ID，一个网络连接用一个ID号，PLC软件根据不同的ID号来判断不同的网络连接，如图4所示。

图4 定义网络通信ID号对话框

定义完网络配置后，将网络配置下载到PLC中，如图5所示。

图5 下载对话框

图6

图7

两套PLC控制系统的交换机之间接入5类以太网线。由于网络交换机是自适应的，因此，网线水晶头可按T568A或者T568B压接。本次使用T568B标准压接，颜色顺序一次为：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。至此，系统硬件组态机网络配置已经完成。

3 PLC软件设计

STEP7中调用系统功能块FB12和FB13及建立DB文件完成通讯程序编制。如图6和图7所示。

DB11为数据的发送区域，DB12为数据的接收区域。将两套PLC系统的DB11和DB12内的地址相对应，即可完成了两套PLC系统间所需数据的交换。

结语

由于采用了网络通讯方式，避免了繁琐的放线，接线，校线及回路测试工作。缩短了工程施工的周期，减少了成本。在生产使用中，两套PLC系统同时得到了可靠的数据，较好的满足了工艺要求。另外，在使用以太网模块通讯中，还应注意以下问题：选择合适的PLC以太网通讯的通讯模块。以太网通讯指令极大的增加了PLC程序的运算循环周期，可能对一些高速计数功能的程序段产生一定的影响。对上位机快速数值采集功能也有一定的影响。要比较采用以太网通讯前后的运行周期，确保系统的及时响应功能。

[1]曹鹏.工业以太网在全钢载重子午轮胎成型机的应用[J].科技致富向导，2013.