1 前言
邯鋼4#高爐自1993年投產至今以有12年，外部設備嚴重老化，熱風爐原有的PLC控制系統TDC3000也經常出現模板損壞和通訊中斷事故，急需改造。考慮到熱風爐設備較為分散，而現場總線技術正適合于這種分散的、具有通信接口的現場受控設備的系統，所以決定引入現場總線技術對熱風爐進行改造。
2 現場總線技術概述
現場總線的概念是隨著微電子技術的發展，數字通信網絡延伸到工業過程現場成為可能后，于1984年左右提出的。現場總線一般定義為：一種用于智能化現場設備和自動化系統的開放式，數字化，雙向串行，多節點的通信總線。其主要特征：
2.1 數字式通信方式取代設備級的模擬量（如4-20mA,0-5V等信號）和開關量信號；
2.2 在車間級與設備級通信的數字化網絡；
2.3 現場總線是工廠自動化過程中現場級通信的一次數字化革命；
2.4 現場總線使自控系統與設備加入工廠信息網絡，成為企業信息網絡底層。使企業信息溝通的覆蓋范圍一直延伸到生產現場；
2.5在CIMS系統中，現場總線是工廠計算機網絡到現場級設備的延伸，是支撐現場級與車間級信息集成的技術基礎。

現場總線控制系統有如下優點：全數字化、全分布、雙向傳輸、自診斷、節省布線及控制室空間、多功能儀表、開放性、智能化與自治性等。
現場總線控制系統通常由以下部分組成： 現場總線儀表、控制器 、現場總線線路 、監控、組態計算機 ，這里的儀表、控制器、計算機都需要通過現場總線網卡、通信協議軟件連接到網上。因此，現場總線網卡、通信協議軟件是現場總線控制系統的基礎和神經中樞。

3 改造方案和措施
3.1 PLC系統用A-B控制系統代替TDC3000控制系統,軟件采用A-B的RSlogix 5000和RSview32。其優點為：3.1.1備件易于采購（原有的TDC3000產品已不生產）。3.1.2統一采用A-B的設備與軟件，有利于系統的穩定。3.1.3系統擴展性強。
3.2現場總線部分采用德國圖爾克公司的BL2O系列輸出摸板、FDNL系列輸入摸板和網絡附件。
3.3本次現場總線改造涉及熱風爐自身的液壓閥門以及三座公用的液壓閥門，其余相對集中的電動閥門、液壓站、風機控制均進主PLC。總線分為14個地址，即01-13。所有的總線輸出點在01（BL20）站，輸入點在02-13站。
3.4取消原有PLC輸入、輸出柜，設備的各個輸入點直接進PLC柜，輸出點隔離繼電器加在過程站控制柜中。
4 系統配置
4.1主PLC模板型號CPU:1756-L55 ControlLogix5555(一塊)，ENET:1756-ENBT/A(一塊)，DI：1756-IB16(五塊)，DO：1756-OB16E(三塊)，AI：1756-IF16(一塊)，AO：1756-OF16(一塊)，DNB: 1756-DNB(一塊)， 主PLC通過1756-ENET通訊模塊掛在以太網上完成控制功能。
4.2 現場總線模板型號DI：FDNL-L1600-T、FDNL-L0800-T，DO：BL20-4DO-24V-0.5-P，由主PLC1756-DNB模塊充當Device Net設備與Logix5550控制器之間的接口并實現通訊。
4.3 2套研華工控機通過3COM網卡掛在以太網上完成監視和操作功能

系統配置如圖如下：

5 網絡協議
5.1 Ethernet協議: Ethernet用電纜將計算機和外圍設備連接起來，使它們之間可以互相通訊。用于網絡的實際連線稱為網絡“媒介”。除物理媒介外，所有Ethernet網絡支持協議都提供復雜的數據傳輸和網絡管理功能。
在網絡上使用Ethernet之前必須對其組態，包括：IP地址、默認網關和子網掩碼。
5.1.1 IP地址標識了網絡上的每個節點。在網絡上每個TCP/IP節點必須有唯一的IP地址。
5.1.2網關將單獨的物理網絡連接到系統中。當一個節點需要與另一個網絡中的節點通訊時，網關可以在兩個網絡間傳輸數據。
5.1.3子網掩碼是IP地址表的擴展，它允許站點在多個物理網絡上使用單一的網絡ID。
本系統是通過RSLINX軟件進行上述組態的。
通過Ethernet協議完成熱風爐兩臺工控機與CPU之間 以及與熱風爐儀控、爐頂和槽下CPU之間的通訊。
5.2 DeviceNet協議：通過1756-DNB模塊控制器與DeviceNet設備之間進行數據交換。
DeviceNet系統特點：
5.2.1基于CAN芯片，具有更強大的通訊功能，支持多種通訊方式。
5.2.2 DeviceNet具有更強大的抗電磁干擾能力。
5.2.3軟件支持在線自動建立系統，使用更方便。
5.2.4網絡最多支持64個節點。
5.2.5采用竹竿-分支拓撲結構。
5.2.6總線電源與通訊信號使用同一電纜。總線電源為24VDC，其向節點提供工作電源及向輸入設備提供電源。
5.2.7輸出采用輔助電源供電，確保總線通訊不受負載的影響。
通訊速率與通訊距離關系見下圖表：

本系統是通過RSNETWORX FOR DeviceNet軟件組態1756-DNB模塊。
通過1756-DNB模塊完成熱風爐主PLC與Device Net設備進行通訊。
6 結束語
通過這次現場總線改造，減少了熱風爐的事故發生率，較之改造前更易排除故障，同時系統綜合成本大副減少。投運以來，總線系統運行穩定，從而保證了高爐的穩產、高產。現場總線是工業控制系統的新型通訊標準，是基于現場總線的低成本自動化系統技術。現場總線技術的采用將帶來工業控制系統技術的革命。采用現場總線技術可以促進現場儀表的智能化、控制功能分散化、控制系統開放化，符合工業控制系統領域的技術發展趨勢。
參考文獻: 1陽憲惠. 現場總線技術及其應用. 北京，清華大學出版社.