基于双星形结构的高炉炉顶通讯系统及方法 |
|||||||
| 申请号 | CN202410215323.6 | 申请日 | 2024-02-27 | 公开(公告)号 | CN117914646A | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
| 申请人 | 广东中南钢铁股份有限公司; | 发明人 | 江碧睿; 陈子安; 丁奇彬; 张志伟; 刘定保; 韩建福; 黄文聪; 杨成宗; 罗显华; 丁剑锋; 邹定滨; 郭兴玉; 叶小雷; 许燕娜; 莫文; 肖金福; 陈志斌; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种基于双星形结构的 高炉 炉顶通讯系统及方法，该系统包括：至少两个 编码器 、至少一个集线器及PC机；其中，编码器包括从编码器和从编码器；集线器包括从集线器和从集线器；至少两个编码器分别并联接入同一个集线器，若编码器为从编码器，则集线器为从集线器，若编码器为从编码器，则集线器为从集线器；从集线器及从集线器分别与PC机相连。该系统采用集线器将编码器与PC机相连，克服了单一的环形 串联 式通讯 电路 中任一个设备故障会造成后级通讯中断，导致炉顶设备无法正常运行的问题，实现了设备、电源的使用冗余，也实现了通讯、电源在发生故障后能在不间断自动切换在0毫秒‑10毫秒之间，实现瞬间转换，保证了高炉的正常运行。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于双星形结构的高炉炉顶通讯系统，其特征在于，所述系统包括：至少两个编码器、至少一个集线器及PC机；其中，所述编码器包括主编码器和从编码器；所述集线器包括主集线器和从集线器； |
||||||
| 说明书全文 | 基于双星形结构的高炉炉顶通讯系统及方法技术领域背景技术[0002] 高炉炉顶包含布料器倾动编码器1、倾动编码器2、布料器旋转编码器2、1号探尺编码器、2号探尺编码器、3号探尺编码器、下料闸编码器1、下料闸编码器2等7台设备，其采用单Profibus现场总线方式构建。一旦网络中的任一个设备故障会造成后级通讯中断，导致炉顶设备无法正常运行。 [0003] 现有的上料系统通信及UPS均未能实现冗余功能。即高炉炉顶设备任何一通讯设备出现故障，通讯出现断路情况，直接影响高炉整体运行，人员维修设备需在三分钟内跑去处理，否则造成高炉慢风及减风减氧进行生产，影响高炉正常运行及直接影响高炉产量。 发明内容[0004] 本发明提供了一种基于双星形结构的高炉炉顶通讯系统及方法，以解决高炉炉顶设备任何一通讯设备出现故障，通讯出现断路情况，直接影响高炉整体运行的问题。 [0005] 根据本发明的一方面，提供了一种基于双星形结构的高炉炉顶通讯系统，所述系统包括：至少两个编码器、至少一个集线器及PC机；其中，所述编码器包括主编码器和从编码器；所述集线器包括主集线器和从集线器； [0006] 所述至少两个编码器分别并联接入同一个集线器，若所述编码器为主编码器，则集线器为主集线器，若所述编码器为从编码器，则集线器为主集线器； [0007] 所述主集线器及所述从集线器分别与所述PC机相连。 [0008] 根据本发明的另一方面，提供了一种基于双星形结构的高炉炉顶通讯方法，所述方法包括： [0009] 所述PC机获取编码器传输信号的传输状态，所述传输状态包括：信号正常传输状态及信号异常传输状态，所述信号异常传输状态为信号出现异常的状态； [0010] 若传输状态为信号异常传输状态，则根据信号异常传输状态确定所述信号故障处理方式，所述信号故障处理方式包括：故障报警处理方式及切换供电处理方式； [0011] 根据所述信号故障处理方式对故障进行处理。 [0012] 本发明实施例的技术方案，采用集线器将编码器与PC机相连，克服了单一的环形串联式通讯电路中任一个设备故障会造成后级通讯中断，导致炉顶设备无法正常运行的问题，实现了设备、电源的使用冗余，也实现了通讯、电源在发生故障后能在不间断自动切换在0毫秒‑10毫秒之间，实现瞬间转换，保证了高炉的正常运行。 [0014] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0015] 图1为本发明实施例提供的一种基于双星形结构的高炉炉顶通讯系统结构图； [0016] 图2为本发明实施例提供的一种主编码器与主集线器连接结构图； [0017] 图3为本发明实施例提供的一种从编码器与从集线器连接结构图； [0018] 图4为本发明实施例提供的另一种基于双星形结构的高炉炉顶通讯系统结构图； [0019] 图5为本发明实施例提供的一种基于双星形结构的高炉炉顶通讯方法的流程图。 具体实施方式[0020] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。 [0021] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的信号在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。 [0022] 图1为本发明实施例提供的一种基于双星形结构的高炉炉顶通讯系统结构图，本实施例可适用于高炉炉顶与PC机进行通讯的情况。如图1所示，该基于双星形结构的高炉炉顶通讯系统10包括：至少两个编码器11、至少一个集线器12及PC机13；其中，编码器11包括主编码器111和从编码器112；集线器12包括主集线器121和从集线器122。 [0023] 至少两个编码器11分别并联接入同一个集线器12，若编码器11为主编码器111，则集线器12为主集线器121，若编码器11为从编码器112，则集线器12为主集线器122。 [0024] 主集线器121及从集线器122分别与PC机13相连。 [0025] 可选的，所述PC机上配置有对高炉炉顶设备运行状况进行实时检测的WinCC监控画面。 [0027] 上述步骤，将通讯方式变成了集中智能控制，把高炉所有设备通讯加入到集成线器中，对加入的设备同时配上监控点，参与高炉整体联动生产PLC及WICC画面控制，使监控设备点更加齐全及高效的自动化控制。 [0028] 可选的，编码器11包括：下料闸编码器、倾动布料器编码器、旋转布料器编码器、第一探尺编码器1114、第二探尺编码器1115及第三探尺编码器1116，其中，第一探尺编码器1114及第三探尺编码器1116为主编码器111，第二探尺编码器1115为从编码器112，旋转布料器编码器为主旋转布料器编码器1113。 [0029] 其中，下料闸编码器包含：主下料闸编码器1111及从下料闸编码器1121；倾动布料器编码器包含：主倾动布料器编码器1112及从倾动布料器编码器1122。 [0030] 可选的，至少两个编码器11分别并联接入同一个集线器12，包括： [0031] 至少两个编码器11通过Profibus‑DP电缆并联接入同一个集线器12。 [0032] 其中，Profibus‑DP电缆用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。 [0033] 可选的，将主集线器121与从集线器122相连。 [0034] 上述步骤，在主集线器121和从集线器122之间增加通信回路，实现集线器12之间的相互通讯，确保通讯设备中一条通讯网络中断时另一条通讯线路步不受影响，起到了冗余功能。 [0035] 可选的，12集线器中除了接入编码器11外，还可以接入其他高炉炉顶设备。 [0036] 示例性的，如图2所示，将主下料闸编码器1111、主倾动布料器编码器1112、主旋转布料器编码器1113、第一探尺编码器1114、第三探尺编码器1115接入到主集线器121中，其中，图2中的下料闸1为主下料闸编码器1111；倾动1为主倾动布料器编码器1112；旋转为旋转布料器编码器1113；1号探尺为第一探尺编码器1114；3号探尺第三探尺编码器；主集线器121为Profibus集线器1。 [0037] 示例性的，如图3所示，将从下料闸编码器1121、从倾动布料器编码器1122、第二探尺编码器1123接入到从集线器122中，其中，图3中的下料闸2为从下料闸编码器1121；倾动2为从倾动布料器编码器1122；2号探尺为第一探尺编码器1123；从集线器122为Profibus集线器2。 [0038] 可选的，基于双星形结构的高炉炉顶通讯系统10，还包括： [0041] 自动切断故障点模块132，用于当发生故障时，自动切断故障点与所述集线器的连接。 [0042] 示例性的，假设主下料闸编码器1111发生故障，则自动切断故障点模块132切断主下料闸编码器1111与主集线器121的通讯，并采用从下料闸编码器1121向PC机发送信号。 [0043] 智能判断模块133，用于判断当前故障类型，根据信号异常传输状态确定信号故障处理方式。 [0044] 可选的，基于双星形结构的高炉炉顶通讯系统10，还包括： [0045] 手动控制信号集合区，用于手动控制各个设备的启停。 [0046] 自动控制信号集合区，用于根据指令自动控制各个设备的启停。 [0047] 通讯故障自动修复模块，用于当故障解除后，自动恢复原来的信号传输网络。 [0048] 示例性的，如图4所示为基于双星形结构的高炉炉顶通讯系统的整体连接结构图。 [0049] 可选的，基于双星形结构的高炉炉顶通讯系统10，还包括： [0050] 集线器12通过通讯模块14与PC机13相连，通讯模块14包括：OLM光纤联络模块、153‑2通讯模块、CPU模块及交换机。其中，OLM光纤联络模块包括：主OLM光纤联络模块141及从OLM光纤联络模块145；153‑2通讯模块包括：主153‑2通讯模块142及从153‑2通讯模块 146；CPU模块包括：主CPU模块143及从CPU模块147；交换机包括：主交换机144及从交换机 148。 [0051] 其中，OLM光纤联络模块(光纤链接模块，Optical Link Module)是一种将电缆转换为光缆通讯的设备。 [0053] 本实施例的技术方案，采用集线器将编码器与PC机相连，克服了单一的环形串联式通讯电路中任一个设备故障会造成后级通讯中断，导致炉顶设备无法正常运行的问题，实现了设备、电源的使用冗余，也实现了通讯、电源在发生故障后能在不间断自动切换在0毫秒‑10毫秒之间，实现瞬间转换，保证了高炉的正常运行。 [0054] 图5为本发明实施例提供的一种发明实施例提供的一种基于双星形结构的高炉炉顶通讯方法的流程图。本实施例可适用于高炉炉顶与PC机进行通讯的情况。如图5所示，该方法包括： [0055] S210、PC机获取编码器传输信号的传输状态。 [0056] 其中，传输状态包括：信号正常传输状态及信号异常传输状态，信号异常传输状态为信号出现异常的状态。 [0057] 可选的，信号异常传输状态包括：接收到备用编码器的信号、高炉炉顶外部信号故障。其中，高炉炉顶外部信号故障包括：外部信号异常及外部信号中断。 [0058] PC机实时获取编码器向PC机传输信息的传输状态，并根据接收到的传输状态来判断当前信号传输是否出现故障。 [0059] S220、若传输状态为信号异常传输状态，则根据信号异常传输状态确定信号故障处理方式。 [0060] 其中，信号故障处理方式包括：故障报警处理方式及切换供电处理方式。 [0061] 若检测得到的传输状态为信号异常传输状态，则表示当前传输线路中出现传输故障，则根据信号异常传输状态的种类匹配不同的信号故障处理方式。 [0062] 进一步地，接收到备用编码器的信号对应的故障处理方式为故障报警处理方式；外部信号异常对应的故障处理方式为故障报警处理方式；外部信号中断对应的故障处理方式为切换供电处理方式。可选的，若传输状态为信号异常传输状态，则根据信号异常传输状态确定信号故障处理方式，包括步骤A1‑A3： [0063] 步骤A1、若传输状态为信号异常传输状态，则将故障点自动切除，并退出通讯网络。 [0064] 若传输状态为信号异常传输状态，则切断故障点与PC机的连接，并退出通讯网络，采用备用网络进行通讯。 [0065] 步骤A2、若判断信号异常状态类型为接收到备用编码器的信号或外部信号异常，则信号故障处理方式为故障报警处理方式。 [0066] 若判断的信号异常状态类型为接收到备用编码器的信号，则表明当前线路中出现信号中断内的故障点，则对应的故障处理方式为故障报警处理方式。 [0067] 若判断的信号异常状态类型为外部信号异常，则表明当前信号传输过程中出现外部信号干扰，造成内部信号异常或者内部信号中断，则对应的故障处理方式为故障报警处理方式。 [0068] 步骤A3、若判断信号异常状态类型为外部信号中断，则信号故障处理方式为切换供电处理方式。 [0069] 若判断信号异常状态类型为外部信号中断，则表明由于外部供电故障，则对应的信号故障处理方式为切换供电处理方式。 [0070] S230、根据信号故障处理方式对故障进行处理。 [0071] 根据获取的信号故障处理方式对故障进行处理。 [0072] 可选的，根据信号故障处理方式对故障进行处理，包括步骤B1‑B2： [0073] 步骤B1、若信号故障处理方式为故障报警处理方式，则进行预警，并将故障位置在显示界面进行显示。 [0074] 若信号故障处理方式为故障报警处理方式，则PC机弹出警报提示，并开始报警装置，提示需要对故障进行维修，并将故障点的位置显示在PC机的显示界面上。 [0075] 步骤B2、若信号故障处理方式为切换供电处理方式，则自动切入冗余直流UPS电源。 [0076] 若信号故障处理方式为切换供电处理方式，则自动切入冗余直流UPS电源对高炉炉顶设备进行供电，以保证高炉炉顶的正常运行。 [0077] 示例性的，假设主下料闸编码器发生故障，则对应的传输信号的传输状态为接收到备用编码器的信号，PC机根据接收到的传输信号的传输状态确定故障处理方式，即接收到备用编码器的信号匹配的故障处理方式为故障报警处理方式，即在检测到的发生故障时，切断主下料闸编码器与主编码器之间的连接并退出通讯网络，采用备用网络进行通讯，即采用从下料闸编码器传输信号，同时PC机发出报警信息并在显示界面显示主下料闸编码所在的位置。 [0078] 示例性的，假设接收的信号发生剧烈波动，则表明出现了外界干扰，则对应的传输信号的传输状态为外部信号异常，PC机根据外部信号异常故障状态确定故障处理方式，即接外部信号异常匹配的故障处理方式为故障报警处理方式，即在检测到的发生故障时，切断信号波动对应设备与主编码器之间的连接并退出通讯网络，采用备用网络进行通讯，同时PC机发出报警信息并在显示界面显示信号波动对应设备所在的位置。 [0079] 示例性的，假设接收的信号全部中断，则表明出现了外界供电断开的情况，此时对应的传输信号的传输状态为外部信号中断，PC机根据外部信号中断故障状态确定故障处理方式，即接外部信号中断匹配的故障处理方式为切换供电处理方式，即在检测到所有信号中断时，自动切入冗余直流UPS电源。 [0080] 上述步骤，通过判断信号传输的故障状态，根据不同的故障状态采用不同的处理方式，能够保证高炉炉顶设备的运行，也能够保证能够让检修人员快速定位故障点及故障类型，提高了检修的效率。 [0081] 通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明实施例可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read‑Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。 [0082] 值得注意的是，上述系统的实施例中，所包括的各个结构只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能结构的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。 [0083] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明实施例进行了较为详细的说明，但是本发明实施例不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈