[发明专利]基于现场总线的高炉炉顶信息采集系统及其信息采集方法

说明书

技术领域

本发明属于炼铁自动化控制领域，更具体地说，涉及一种高炉炉顶基础自动化级的高炉炉顶数据采集系统及其信息采集方法。

背景技术

高炉炉顶系统是高炉冶炼系统重要的组成部分，炉顶系统的工作状态直接影响着高炉炉况的稳定性，及影响高炉生产指标。高炉的布料方式、炉内亏料及悬料等状态均依赖于炉顶设备信号检测的准确性。

在高炉炉顶自动化系统中，生产条件特殊复杂，设备地域分散多点多面，造成了电气自动化控制系统故障率高，维护量大的缺点；而且现场信号分散，分布区域广、阀门多、煤气区域易燃易爆的特点；有些信号距离控制中心长达200-300m，影响信号传输的效果及准确度。

目前，现有的高炉炉顶信息采集系统大多采用一对一的设备接线，用电压、电流的模拟信号进行测量控制，或采用封闭式的集散控制系统，将信息直接传输到控制中心，难以实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换。同时，采集信息大量汇集到控制系统的入口处，易造成的信号堵塞，影响传输信号的准确度。

基于现场总线的信息采集系统就是在这种实际需求的驱动下应运而生的。现场总线把单个分散的控制、测量设备变成网络节点，以现场总线为纽带，连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统与控制系统。PROFIBUS-DP是一种高速低成本的现场总线，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信，传输距离可达1.2km，加入中继器可延长至10km。能满足炉顶区域各信号之间的连接需求。

中国专利申请号201010584909.8，申请日2010.12.02，专利名称：现场总线系统，该发明的现场总线系统能够在进行激活/非激活的切换之前验证所下载的更新软件的正当性。在控制器中设置第1存储区域(M1)和第2存储区域(M2)，将第1存储区域(M1)作为激活的存储区域，使得更新前软件S1存储于其中，将第2存储区域(M2)作为非激活的存储区域，使得更新软件S2下载于其中。模拟实验用微处理器采用被下载的更新软件S2对现场设备的运行控制进行模拟实验。该模拟实验的执行状态可以由主机来监控。在模拟实验的执行状态的判定结果为“良”时，操作员向控制器发送激活化的指令。由此，控制器可以进行激活/非激活的切换。该专利通过设置2个存储区域等相关技术手段巧妙地解决了如何对更新软件进行验证的问题，但是，对于如何成熟地将现场总线技术运用于高炉炉顶信息采集过程、进行现场合理地总线布线却无法直接从该文献中获得。综上所述，对于如何通过现场总线提高高炉炉顶信息采集的准确率及可靠性的问题该文献仍旧无法给出明确的解决办法。

发明内容

本发明要解决的问题

针对现有技术高炉炉顶自动化系统中存在的生产条件复杂，现场信号采集过程复杂及信号采集准确率低的问题，本发明中提供了一种基于现场总线的高炉炉顶信息采集系统及其信息采集方法，可在集中式控制系统中融合现场总线的技术，实现彻底的分散控制，它可以提高检测与控制的准确度，减少传送误差，提高采集系统的可靠性，降低线路敷设的难度和施工的复杂性。

技术方案

本发明的以上目的通过以下技术方案实现： 

本发明的基于现场总线的高炉炉顶信息采集系统，它包括上位机、数据采集单元、处理单元和执行单元，所述的上位机、数据采集单元、处理单元和执行单元依次连接，所述的数据采集单元通过现场总线将高炉炉顶各信息采集点连接起来并最终将所采集信息传输至处理单元；所述的高炉炉顶各信息采集点包括布料设备、探尺和阀门系统。

所述的执行单元包括布料设备执行单元、探尺执行单元和阀门系统执行单元，所述的布料设备执行单元的输出端与高炉炉顶设备的布料设备连接，所述的探尺执行单元的输出端与高炉炉顶设备的探尺连接，所述的阀门系统执行单元的输出端与高炉炉顶设备的阀门系统连接。

数据采集单元中的现场总线还包括故障诊断单元和仿真单元，所述的故障诊断单元的输出端接处理单元, 所述故障诊断单元采用现场总线的现场模块提供的总线诊断功能，所述的仿真单元输出端接执行单元。

所述处理单元采用XGR-CPU H/T为中央处理器，为保证控制系统的可靠性，所述的中央处理器采用CPU冗余、电源冗余和网络冗余。

所述的故障诊断单元采用图尔克现场模块的诊断功能实现。

所述的现场总线采用Profibus-DP现场总线系统。

本发明的基于现场总线的高炉炉顶信息采集系统的信息采集方法，其步骤为：

1）数据采集单元实时采集布料设备的布料溜槽、探尺及阀门系统的运行状态，信号传送至上位机显示；