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摘 要:将原有的传输媒介改成用光纤传输,不仅能够提高系统运行的效率,而且极大的提高了系统运行的稳定性。
关键词:PF线;单模光纤
中图分类号:TM461 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0195-01
宣钢一高线PF输送线是公司生产的重要环节,主要控制功能为:从集卷站的运卷小车收集盘卷后,由运输机的C形钩接受盘卷,盘卷在运输过程中经过冷却区段,在C形钩完成盘卷的检查、切头尾、修整、取样、然后依次在压紧打捆机上进行压紧打捆,在盘卷秤上称重、标牌,在卸卷站将盘卷从C形钩上卸下。所以,PF线的正常运转直接关系到正常的生产秩序,一旦故障出现之后,整个系统停止运行,直接导致停机,势必严重影响产量的提高。
PF线的自动化控制系统采用的是西门子公司的S7-300PLC,PF现场信号与PLC输入/输出模板进行数据交换,由CPU将信号进行快速处理,从而达到对整条PF线进行自动化控制。由于整条轧钢生产线的自动化控制是一个整体,就需要通过相应的功能模板和通讯模板与其它的PLC之间进行数据交换。PF线的PLC与其它PLC之间是通过以太网相互连接的。原有的以太网传输媒介使用的是普通的8芯电缆,在平时的生产运行过程中,由于传输距离比较远,传输的能量及带宽消耗比较大,抗干扰能力差,这样就造成了传输的速度慢,效果差,一定程度的影响到生产的顺利进行和检修人员的正常维护工作。本改造项目是将原有的传输媒介改成用光纤传输,这样不仅能够提高系统运行的效率,而且极大的提高了系统运行的稳定性,并使检修人员对PF相应的电气设备能够进行更好的检测和维护。
一、光纤通讯技术简介
(一)单模光纤
当光纤的几何尺寸(主要是芯径)可以与光波长相近时,如芯径d1 在5~10μm范围,光纤只允许一种模式(基模HE11)在其中传播,其余的高次模全部截止,这样的光纤叫做单模光纤。由于它只有一种模式传播,避免了模式色散的问题,故单模光纤具有极宽的带宽,特别适用于大容量的光纤通信。
(二)光纤的优点
1.光纤的通频带很宽,理论可达30T。
2.无中继支持长度可达几十到上百公里,铜线只有几百米。
3.不受电磁场和电磁辐射的影响。
4.重量轻,体积小。
5.光纤通讯不带电,使用安全可用于易燃,易暴等场所。
6.使用环境温度范围宽。
7.使用寿命长。
(三)PF线采用光纤通讯线路的优点
普通电缆由于线材本身的问题,使得传输受距离的影响很大,而且在工厂这样充斥着电磁波的环境中,电磁波的干扰会使得电缆的传输效率降低。利用光纤传输可以大大解决此类问题,光纤由于它本身材质和传输方式的原因,具有了传输损耗低,传输频带宽,抗干扰能力强,安全性能高,重量轻机械性能好等优点,可以很好的满足工业生产的要求。
PF线通讯线路光纤改造的具体传输媒介决定使用8芯单模光纤,将光纤布置于原有的电缆管道,布线的起点位置为主电室PLC柜内的交换设备,此交换设备连接了轧线上用于控制的几个主要的PLC,终点位置为PF线PLC柜所在的精整电磁站。放弃了原有的主电室—主控台—精整电磁站的通讯线路的布局,让PF线PLC与主电室直接通讯,这样减少了故障点,降低了故障率。布线同时保持原有的线路不拆除而作为备用,这样在通讯发生故障时能及时恢复通讯,尽量减少对生产的影响。
二、改造过程
(一)布线
光缆放线时,张力要稳定,不能超过光缆标准的要求拉力。由于光缆在受到大张力,以小角度通过弯曲半径很小的滑轮或有棱角的坚硬表面时,会使光缆局部受到远大于额定值的侧压力,使光缆内部结构受到破坏,严重时造成断纤。光缆布放过程遇到障碍,应停止拖放,及时排除。不能用大力拖过,否则会造成光缆损伤;光缆转弯时,其转弯半径要大于光缆自身直径的15-20倍,如架空光缆在上下杆塔时,应当尽量减小弯曲的角度,同时给光缆盘施加助力,减少光缆的防线张力;光线损坏后不像普通电缆那样容易恢复,因此布线时本着保护线路的原则,尽量通过原有的电缆桥架以及电缆沟并在可能接触、暴露及磨损的地方做好防护。
(二)熔接
由于本项目采用的是8芯单模光缆,而实际通讯时只需要两根,本着一用一备的原则,选出其中四根作为熔头,其中两根进行通讯,另外两根作为备用,一旦出现通讯线路上的断路故障可以即时插拔。熔接时对各个端头进行标记防止使用时混乱。连接的两个站点各增加了一个光收发器,以便实现光电转换,进而完成与PLC的通讯连接。
(三)调试
接线完成后对网络的稳定性,故障率,传输速度等进行调试,监测对应程序和WINCC监控画面是否正常。并与原有的网络进行各方面的比较。
三、结论
新项目与原有网络的不同最突出的地方有两点,一是把PF线的PLC直接与主电室通讯,与以前的主电室—主控台—精整电磁站的通讯方式中间少了节点,这样不仅缩短了传输距离,而且减少的故障点,有利于可能的故障判断;二是使用了光纤通讯的方式,解决了原来的普通电缆通讯的传输速度慢的缺点。光纤通讯是现代工业自动化网络发展的趋势,目前被许多新型的钢铁广泛应用。目前我公司的多条新型生产线已经开始全面运用,运行效果稳定。数据传输速率大幅提高,稳定性加强,在处理PF线故障时为检修人员诊断故障大大缩短了时间。
关键词:PF线;单模光纤
中图分类号:TM461 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0195-01
宣钢一高线PF输送线是公司生产的重要环节,主要控制功能为:从集卷站的运卷小车收集盘卷后,由运输机的C形钩接受盘卷,盘卷在运输过程中经过冷却区段,在C形钩完成盘卷的检查、切头尾、修整、取样、然后依次在压紧打捆机上进行压紧打捆,在盘卷秤上称重、标牌,在卸卷站将盘卷从C形钩上卸下。所以,PF线的正常运转直接关系到正常的生产秩序,一旦故障出现之后,整个系统停止运行,直接导致停机,势必严重影响产量的提高。
PF线的自动化控制系统采用的是西门子公司的S7-300PLC,PF现场信号与PLC输入/输出模板进行数据交换,由CPU将信号进行快速处理,从而达到对整条PF线进行自动化控制。由于整条轧钢生产线的自动化控制是一个整体,就需要通过相应的功能模板和通讯模板与其它的PLC之间进行数据交换。PF线的PLC与其它PLC之间是通过以太网相互连接的。原有的以太网传输媒介使用的是普通的8芯电缆,在平时的生产运行过程中,由于传输距离比较远,传输的能量及带宽消耗比较大,抗干扰能力差,这样就造成了传输的速度慢,效果差,一定程度的影响到生产的顺利进行和检修人员的正常维护工作。本改造项目是将原有的传输媒介改成用光纤传输,这样不仅能够提高系统运行的效率,而且极大的提高了系统运行的稳定性,并使检修人员对PF相应的电气设备能够进行更好的检测和维护。
一、光纤通讯技术简介
(一)单模光纤
当光纤的几何尺寸(主要是芯径)可以与光波长相近时,如芯径d1 在5~10μm范围,光纤只允许一种模式(基模HE11)在其中传播,其余的高次模全部截止,这样的光纤叫做单模光纤。由于它只有一种模式传播,避免了模式色散的问题,故单模光纤具有极宽的带宽,特别适用于大容量的光纤通信。
(二)光纤的优点
1.光纤的通频带很宽,理论可达30T。
2.无中继支持长度可达几十到上百公里,铜线只有几百米。
3.不受电磁场和电磁辐射的影响。
4.重量轻,体积小。
5.光纤通讯不带电,使用安全可用于易燃,易暴等场所。
6.使用环境温度范围宽。
7.使用寿命长。
(三)PF线采用光纤通讯线路的优点
普通电缆由于线材本身的问题,使得传输受距离的影响很大,而且在工厂这样充斥着电磁波的环境中,电磁波的干扰会使得电缆的传输效率降低。利用光纤传输可以大大解决此类问题,光纤由于它本身材质和传输方式的原因,具有了传输损耗低,传输频带宽,抗干扰能力强,安全性能高,重量轻机械性能好等优点,可以很好的满足工业生产的要求。
PF线通讯线路光纤改造的具体传输媒介决定使用8芯单模光纤,将光纤布置于原有的电缆管道,布线的起点位置为主电室PLC柜内的交换设备,此交换设备连接了轧线上用于控制的几个主要的PLC,终点位置为PF线PLC柜所在的精整电磁站。放弃了原有的主电室—主控台—精整电磁站的通讯线路的布局,让PF线PLC与主电室直接通讯,这样减少了故障点,降低了故障率。布线同时保持原有的线路不拆除而作为备用,这样在通讯发生故障时能及时恢复通讯,尽量减少对生产的影响。
二、改造过程
(一)布线
光缆放线时,张力要稳定,不能超过光缆标准的要求拉力。由于光缆在受到大张力,以小角度通过弯曲半径很小的滑轮或有棱角的坚硬表面时,会使光缆局部受到远大于额定值的侧压力,使光缆内部结构受到破坏,严重时造成断纤。光缆布放过程遇到障碍,应停止拖放,及时排除。不能用大力拖过,否则会造成光缆损伤;光缆转弯时,其转弯半径要大于光缆自身直径的15-20倍,如架空光缆在上下杆塔时,应当尽量减小弯曲的角度,同时给光缆盘施加助力,减少光缆的防线张力;光线损坏后不像普通电缆那样容易恢复,因此布线时本着保护线路的原则,尽量通过原有的电缆桥架以及电缆沟并在可能接触、暴露及磨损的地方做好防护。
(二)熔接
由于本项目采用的是8芯单模光缆,而实际通讯时只需要两根,本着一用一备的原则,选出其中四根作为熔头,其中两根进行通讯,另外两根作为备用,一旦出现通讯线路上的断路故障可以即时插拔。熔接时对各个端头进行标记防止使用时混乱。连接的两个站点各增加了一个光收发器,以便实现光电转换,进而完成与PLC的通讯连接。
(三)调试
接线完成后对网络的稳定性,故障率,传输速度等进行调试,监测对应程序和WINCC监控画面是否正常。并与原有的网络进行各方面的比较。
三、结论
新项目与原有网络的不同最突出的地方有两点,一是把PF线的PLC直接与主电室通讯,与以前的主电室—主控台—精整电磁站的通讯方式中间少了节点,这样不仅缩短了传输距离,而且减少的故障点,有利于可能的故障判断;二是使用了光纤通讯的方式,解决了原来的普通电缆通讯的传输速度慢的缺点。光纤通讯是现代工业自动化网络发展的趋势,目前被许多新型的钢铁广泛应用。目前我公司的多条新型生产线已经开始全面运用,运行效果稳定。数据传输速率大幅提高,稳定性加强,在处理PF线故障时为检修人员诊断故障大大缩短了时间。