工業(yè)智能以太網(wǎng)I／O服務(wù)器主要用于分布式監(jiān)控管理。合理使用該系統(tǒng)不僅可以適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)中的嚴(yán)苛環(huán)境，方便擴(kuò)展，而且可以有效控制成本。另外，該系統(tǒng)可使大量與生產(chǎn)系統(tǒng)無關(guān)的、相對分散的監(jiān)控信息(DI、AI、熱電偶、RTD等)獨立上傳至選煤廠集控室，同時根據(jù)需要可從集控室直接將操作指令(DO、AO等)下發(fā)至參控設(shè)備，避免通過生產(chǎn)用PLC來上傳信號，從而減少生產(chǎn)系統(tǒng)的故障，降低維護(hù)成本。
1 在安家?guī)X選煤廠的應(yīng)用
在中煤能源平朔煤業(yè)有限公司5個選煤廠的原煤儲煤場地道改造中，要求新增CH4和CO氣體傳感器。傳感器選用美國MSA公司DF一7500探測器，該傳感器的輸出值為模擬量信號4-20mA。以安家?guī)X原煤儲煤場為例，該廠儲煤場有兩條暗道，一條長度為330 m，另一條長度為230 m，另外還有兩條長50 m的逃生通道。以每隔60 m安裝1對CH;和CO傳感器，逃生通道只安裝1臺CO傳感器來計算，共需安裝12臺CO傳感器及10臺CH4傳感器。傳感器信號上傳至選煤廠集控室可供選擇的方案如下:
(1)使用MSA公司自帶主機(jī)。傳感器本身的主機(jī)可將接收到的各探測器的信號通過以太網(wǎng)上傳選煤廠集控室。優(yōu)點是整套設(shè)備均為同一廠家產(chǎn)品，但缺點是由于該主機(jī)回路較少，在傳感器數(shù)量較多時需多臺主機(jī)，且每臺主機(jī)成本較高，因此此方案在經(jīng)濟(jì)上不允許。
(2)在原煤儲煤場配電室內(nèi)新增PLC控制柜，柜中單獨放置本系統(tǒng)所需電源模塊、CPU,以太網(wǎng)模塊、模擬量輸人AI模塊等。經(jīng)計算，該方案總成本也遠(yuǎn)超出投資計劃。
(3)在原煤儲煤場附近的配電室內(nèi)掛墻放置控制箱，箱內(nèi)安裝以太網(wǎng)I/O服務(wù)器、24V電源模塊、工業(yè)以太網(wǎng)光纖交換機(jī)及中間繼電器等�；谝蕴W(wǎng)I/O服務(wù)器適應(yīng)范圍廣、傳輸速度快、安裝成本低等優(yōu)點，選煤廠決定采用該方案。
本工程選用的以太網(wǎng)I/O服務(wù)器為科洛理斯公司的JetI/O 6510。該模塊的輸人端為8通道高分辨率AI，輸出端為100 M以太網(wǎng)口;交換機(jī)為JetNet 2005f - SW 4口百兆工業(yè)以太網(wǎng)光纖交換機(jī)。該系統(tǒng)的架構(gòu)見圖1。工作原理如下:
(1)箱內(nèi)24V電源模塊向以太網(wǎng)I/O服務(wù)器(JetI/O 6510)、工業(yè)以太網(wǎng)光纖交換機(jī)(JetNet2005 - WS )、中間繼電器供電，并通過控制電纜向所有DF一7500傳感器供電(傳感器本身所需電源和傳感器內(nèi)報警輸出干接點電源);
(2)各傳感器將探測到的信號通過電纜，經(jīng)由現(xiàn)場防爆分線箱傳至控制箱內(nèi)的3臺以太網(wǎng)/0服務(wù)器(JetI/O 6510 )，然后引至光纖以太網(wǎng)服務(wù)器，再由光纖以太網(wǎng)服務(wù)器的光口直接通過愷裝單模光纖引至集控室上位機(jī);
(3)為保證信號上傳的可靠性，將所有傳感器的報警輸出常開點并聯(lián)，并將輸出作用于控制箱內(nèi)中間繼電器。當(dāng)任何一個傳感器報警時，中間繼電器動作，并將動作信號接人生產(chǎn)系統(tǒng)控制中的PLC數(shù)字量，輸人DI，詳見圖2, 3。
(4)上傳至選煤廠集控室上位機(jī)的監(jiān)控信息通過修改原有上位機(jī)監(jiān)控軟件來監(jiān)控新增的內(nèi)容。
本工程于2011年2月實施，8月安裝調(diào)試完畢。傳感器的現(xiàn)場顯示設(shè)備與集控室上位機(jī)所顯示的參數(shù)相同。應(yīng)用智能以太網(wǎng)I/O服務(wù)器有效地控制了投資成本、簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時又方便擴(kuò)展。今后新增的粉塵、煙霧等傳感器也可納人到本系統(tǒng)中，從而形成一套獨立的地道監(jiān)測系統(tǒng)。
圖1 安家?guī)X原煤儲煤場地道有害氣體監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意
圖2 安家?guī)X原煤儲煤場2125地道CH4及CO傳感器接線示意
圖3 報警信號工作原理示意
圖4 安太堡、安家?guī)X熱交換站信號采集系統(tǒng)示意
2 在平朔殲石電廠的應(yīng)用
中煤平朔煤業(yè)公司平朔礦區(qū)殲石電廠二期集中供熱工程改造中，新增7個熱水制備車間、7個空氣加熱室及20個熱交換站，為便于統(tǒng)一管理和考核，需將各車間內(nèi)設(shè)備的運行參數(shù)上傳至主管中心集控室。車間內(nèi)的設(shè)備均由幾臺自帶控制柜的成套機(jī)組和外配的3一5臺水泵組成，且成套機(jī)組的控制柜內(nèi)均有以太網(wǎng)或RS485總線的輸出接口�；谶@些特點，較為經(jīng)濟(jì)可靠且簡單的解決方案是在各車間內(nèi)新增1臺控制箱，箱內(nèi)裝有光纖以太網(wǎng)服務(wù)器、智能以太網(wǎng)I/O服務(wù)器(包括數(shù)字量DI, DO和模擬量的AI)、電源模塊等。信號采集系統(tǒng)如圖4所示。其中，JetI/O6550為14路DI和8路DO，輸出為100M以太網(wǎng)接口;JetI/O 6510為8路AI，輸出為100M以太網(wǎng)接口;Jetport 5601為工業(yè)級1個RS一232/422/485串口轉(zhuǎn)冗余雙網(wǎng)口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器;JetNet 3008f - SW為8口百兆工業(yè)以太網(wǎng)光纖交換機(jī)。工作原理為:
(1)24v電源模塊向控制箱內(nèi)設(shè)備供電，并引至外配水泵配電柜中接觸器、電機(jī)保護(hù)器的輔助干接點中，為控制箱內(nèi)數(shù)字量輸人/輸出模塊Jet1/0 6550的DI輸入提供輸入電壓信號;
(2)車間內(nèi)各熱計量儀表、壓力儀表、流量儀表的參數(shù)均通過屏蔽電纜接至模擬量以太網(wǎng)I/O服務(wù)器JetI/0 6510;
(3)成套機(jī)組的RS485總線輸出接至控制箱內(nèi)RS - 232/422/485串口轉(zhuǎn)冗余雙網(wǎng)口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器Jetport 5601，再由Jetport接至光纖以太網(wǎng)交換機(jī)JetNet 3008E一SW;
(4)成套機(jī)組的以太網(wǎng)輸出直接接至JetNet;
(5)控制箱內(nèi)交換機(jī)JetNet 3008f一SW直接通過單模愷裝光纖引至集控室上位機(jī)。
供熱改造工程采用此系統(tǒng)可簡單有效代替PLC系統(tǒng)，節(jié)省投資，并能全面可靠、實時地將數(shù)據(jù)采集并上傳至集控室上位機(jī)。集控室上位機(jī)通過工業(yè)組態(tài)軟件編程，可顯示和處理本工程所有車間內(nèi)的機(jī)組、水泵、儀表等全部數(shù)據(jù)。
3 結(jié)語
綜上所述，智能以太網(wǎng)I/O服務(wù)器配合總線轉(zhuǎn)換服務(wù)器、光纖以太網(wǎng)交換機(jī)，可廣泛應(yīng)用于選煤廠地道環(huán)境監(jiān)測、非生產(chǎn)系統(tǒng)車間數(shù)據(jù)采集等方面。實現(xiàn)節(jié)省投資、增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性、簡化系統(tǒng)、擴(kuò)展方便等目的。
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