虚拟煤气热值仪

郝军强（安阳钢铁股份有限公司，河南 安阳　455004）

虚拟煤气热值仪

郝军强
（安阳钢铁股份有限公司，河南 安阳455004）

摘要：随着工业控制规模的不断增大，快速、实时的工业网络通信成为现代化制造发展的必经之路。通讯编程技术在工业生产的应用有巨大潜力，体现在应用平台广泛、投入成本低廉，不需要专业的工业软件平台系统资源占用少，能够做到高效快速。

关键词：以太网；西门子；套接字

中图分类号：TQ542

文献标识码：A

文章编号：1671-864X（2015）05-0194-02

作者简介：郝军强，河南.安阳，安阳钢铁股份有限公司。

Virtual instrument gas calorific value

Hao Junqiang
（Anyang Iron and Steel Stock Co. ，LtdHenanAnyang455004）

ABSTRACT：With the increasing scale of industrial control， fast， real-time network communication has become the only way which must be passed of modern manufacturing industry development. Communication programming technology has great potential in the application of industrial production， reflected in the application platform widely， low investment cost，does not require specialized software platform occupy less system resources， to achieve rapid and efficient.

KEY WORDS：Ethernet；Siemens；Socket

前言

安钢热处理车间，加热炉由于使用的煤气热值仪，煤气检测设备不够稳定或损坏时，很难准确获得煤气热值信息，就不能将煤气热值信息发送给热处理炉，热处理炉无法获取煤气热值的准确信息，按照自动控制系统设定，热处理炉是必须停止生产的，从而直接影响生产，对热处理钢的质量和生产效率都是有很大影响。我们有三种对策可供选择，更换新设备，经济性不好；人工计算录入数据，劳动量大；计算机编程，完全自动化，经济可靠，便与实施。

随着自动化和控制工程师需要与网络打交道的机会越来越多，联网的愿望和需要也正在逐渐高涨。在数据采集和数据传输应用中，大多数工程师已将以太网协议应用于数据采集与监视控制系统和工厂的诊断、测试及维护。由此产生了人机界面及各种组态软件产品，这些产品的出现简化了对PLC的控制、操作，使PLC的应用更加方便。但也有其共同的缺点，价格普遍偏高和可二次开发性较差。VB作为“原始”的编程语言，兼具了上述两方面的优势。本文是一个技改项目来讨论如何通过VB实现PC机与PLC的以太网通信问题。

一、概况

热处理炉是我厂重要的设备，由国外厂商设计，自动化控制技术复杂，热处理炉在工作时对煤气热值要求严格，控制系统设定正常煤气热值在1500到3000，低于或超过这个范围热处理炉就会停炉保护。由于热处理炉的煤气热值仪工作不稳定，引起向热处理炉自动控制系统提供的数据不稳定，导致停炉影响生产。

二、存在的问题及原因分析

热处理炉自2009年投产至今，已有5年的时间，煤气热值仪是其重要的设备之一，煤气热值仪是通过将化学反映转化为电信号的仪器，其正常工作期限只有2年，现今故障频发，导致停炉停产故障。

通过对我厂热处理炉停炉原因的调查，发现：1、热处理炉故障频发，每月故障率超过车间指标要求。2、煤气热值仪故障是造成加热炉故障停炉的主要原因，约占故障停炉总次数的80%以上。

三、研究对策

有三种方案可供选择：

1.更换新设备，经济性不好；

2.人工计算录入数据，劳动量大；

3.计算机编程，完全自动化，经济可靠，便与实施。

最终选择使用计算机编程，来解决煤气热值数据不稳定的问题。安钢计量管理信息系统网站，有着实时的煤气加压站数据信息。这样我们就省去了设备，减少了人力维护，编程做出的是一台“虚拟煤气热值仪”。

其中以太网通讯编程是整个系统的核心，以是研究的以太网通讯系统的数据流程图，我们将按照这个方案进行实施。

四、解决方案

1.西门子以太网通讯。

（1）TCP/IP以太网∶ TCP/IP传输控制协议，提供了数据流通信，但并不将数据封装成消息块，因而用户并不接收到每一个任务的确认信号。支持面向TCP/IP的Socket，支持给予TCP/IP的发送和接收，使得设备在工业以太网上的通信非常容易。该协议支持大数据量的数据传输。通过该以太网，SIMATIC S7可以通过建立TCP连接来发送/接收数据。

（2）S7 工业以太网：主要底层还是基于ISO传输或者ISO on TCP以太网的协议，该以太网在ISO/OSI的第7层应用层上确认对方的数据传输该连接，可用于所有S7/M7设备。 SIMATIC S7/M7-300/400站之间数据的可靠传输（使用“BSEND/BRCV”或“PUT/ GET” SFB）。 高速，不可靠数据传输取决于对方与时间相关的操作（使用“USEND/URECV”SFB）。

（3）ProfiNet以太网：PROFINET囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等功能，可以更好的兼容工业以太网和现场总线PROFIBUS技术。PROFINET其功能包括8个主要的模块，依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化。

在众多西门子以太网方案中，最为简单方便的TCP/IP以太网来完成此项目。

2.西门子通讯功能块FC5和FC6。

通信功能块 FC5 "AG_SEND" 和 FC6 "AG_RECV"的特点：

（1）FC5和FC6是异步通信方式。

（2）通过OB1调用这些功能块 。

（3）它们的执行可能需要多个OB1循环。

（4）FC5通过输入参数 "ACT"激活。

（5）由"DONE"或 "ERROR"表示任务结束。

（6）AG_SEND 和 AG_RECV能够同时通过同一连接通信。

（7）最新版本的功能块 FC5 "AG_SEND"和 FC6 "AG_RCV"

S7程序包含从SIMATIC_NET_CP 库中对通信功能块FC5 "AG_ SEND"和 FC6 "AG_RCV"的调用。FC5 "AG_SEND"用于向另外的S7站、计算机站或者第三方的系统发送数据。FC6 "AG_RECV" 用于从另外的S7站、计算机站或者第三方的系统接收数。

3.编程。

计算机编程使用模块化，把软件分为3个部分：网站数据抓取模块；数据转换及运算模块；连接西门子PLC通讯模块。3个部分分别独立编程，然后单独测试，最后整合所有模块，形成完整的程序，这样的编程方案好处在于，每个模块以后都可以变化成为新的软件。

（1）网站数据抓取模块：

网站获取数据是通过将网站在程序内运行，通过抓包的方式，将数据提取下来。

（2）数据转换及运算模块。

（3）连接西门子PLC通讯模块：

使用TCP/IP通讯协议，编程软件端作为服务器端侦听，如果和西门子PLC工业以太网络连通，西门子PLC就作为客户端，接收软件发送的数据包。

4.虚拟煤气热值仪。

虚拟煤气热值仪不仅实现了以太网通讯，并且做到了同时连接两个不同的以太网， 实时的获取数据和发送数据，做到了设计之初设定的目标，使用以太网通讯的“虚拟煤气热值仪”。

五、结语

我们对2014年7月份至2015年2月份热处理炉故障原因及频次进行统计汇总，使用了计算机与西门子PLC以太网通讯编程模块后，再次调查，发现：1、热处理炉故障减少，每月故障率低于车间指标要求。2、煤气热值仪故障为零的已不构成主要原因，约占故障停炉总次数的0%。

因煤气热值而引起的故障为零，症结已经解决，效果显著。通过使用“虚拟煤气热值仪”系统，热处理炉不再因煤气热值问题而停炉停产了。经用户单位检验，燃气热值信息与计算值及检验值几乎一致，改进使系统的可靠性、准确性得以加强，不但满足了用户的工艺技术要求，年经济效益费用在108万元，同时大大减轻了现场维护人员的工作量。

参考文献：

[1]CSND论坛[A/OL]bbs.csdn.net/forums/VB_Network，2014-04。

[2]孙雨萍.“电机学”特色教学体系研究[J].电气电子教学学报∶2010（2）42～45。