总线桥技术在回转窑温度监测上的应用

2014-03-08曹博安李金明李晓云

水泥技术 2014年2期

曹博安，李金明，李晓云

总线桥技术在回转窑温度监测上的应用

Application of Bus Bridge Technique on Kiln Temperature Monitoring

曹博安，李金明，李晓云

以前工程设计一般采用“点对点”方法，即在需要检测温度设备附近设置现场温度控制箱，将设备轴承或油温处的测温热电阻Pt100测得的信号引至现场温度控制箱内的智能温度变送仪表上，每一台测温热电阻Pt100对应连接一台智能温度变送仪表，然后由智能温度变送仪表将Pt100测得的电阻信号转换成标准4～20mA信号送至车间计算机控制系统，如图1所示。

这样设计的优点是设备中所有测温热电阻Pt100跟现场温度控制箱内的智能温度变送仪表一一对应，在设备机旁就能显示各个测点的温度，调试方便，当测温元件或智能温度变送仪表出现故障时能够快速查找并解决问题。但缺点是所有送到车间计算机控制柜的4～20mA信号全部采用电缆连接，按40台测温仪表来测算，将占用大量的电缆和计算机模拟量输入模块，并且工程施工中电缆敷设费用增加。

下面介绍一种采用总线桥来采集回转窑监测温度的装置——总线桥多路温度巡检仪控制装置，它采用多通道数字式温度检测仪表，一般每台多通道数字式温度检测仪表可以连接8路、16路甚至32路Pt100测温热电阻输入信号。在温度巡检仪仪表正面有LED数字式实时温度显示和超限报警，背面接线端子处设置有RS-485接口采用双绞屏蔽电缆连接，将回转窑设备本体上测得的模拟温度信号通过多通道数字式温度检测仪表上配置的RS485接口连接到Modbus总线上，再通过总线桥将Modbus信号转换成Profibus-DP信号，接入到工厂车间计算机系统的总线系统中进行集中显示与连锁控制。如图2所示。

RS-485接口数据最高传输速率为10M，它采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力强，最大通信距离约为1.2km。Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言，通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其他设备之间可以通信，它已经成为通用工业标准。通过此协议，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。它定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的；它描述了一台控制器请求访问其他设备的过程，如何回应来自其他设备的请求，以及怎样侦测错误并记录；它制定了消息域格局和内容的公共格式。Modbus的优点主要有：

（1）标准开放，用户可以免费放心地使用而不需要交纳许可证费，不会侵犯知识产权。

（2）支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，支持Modbus的生产厂家和产品种类很多。

（3）帧格式简单、紧凑、通俗易懂。

Profibus是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准，广泛适用于电力、化工、冶金、建材等领域。Profibus主要有三种类型：Profibus-FMS（现场总线信息规范），Profibus-DP（分布式外设）和Profibus-PA（过程自动化）。传输速率为9.6kB～12MB，传输距离一般在100～1200m，通过增加中继器可延长传输距离并且最多可连接127个站点。Profibus-DP是一个分布式I/O系统，它能使主站（通常是一个可编程控制器PLC）使用大量的外围设备和现场设备。数据传输主要呈周期性，主站读取来自从站的反馈信息，并给从站发出指令信息。网络配置原理图如图3所示。

图1 工厂DCS系统

图2 总线桥多路温度巡检仪控制装置

图3 网络配置原理

图3中PLC表示主站可以是单台可编程控制器PLC或工厂DCS系统，PM-120是可以将Modbus转换成Profibus-DP的总线桥设备，各个Modbus从站即多通道数字式温度检测仪表。采用总线桥多路温度巡检仪控制装置来采集监视回转窑设备温度和利用Profibus-DP总线通讯将信息传送到工厂DCS系统。这样系统故障率相对较低、生产维护工作量小、节省了一定的计算机控制系统模拟量模块成本，同时节省了原来“点对点”设计时的从现场温度控制箱连接到工厂计算机控制系统的模拟量传输电缆和工程施工时的电缆敷设费用。■

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