技术文章

当前页面: 首页 >技术文章 >西门子SCALANCE 工业网络设备在钢厂烧结料场的应用

西门子SCALANCE 工业网络设备在钢厂烧结料场的应用

供稿:mijiale216 2012/9/10 14:27:28

0 人气:363

  • 关键词: 斗轮机 无线控制 SCALANCE
  • 摘要:目前,绝大多数料场输煤系统移动设备(如斗轮机)的连锁控制和信号采集都采用滑触线或者拖缆,由于料场移动设备通常位于室外,四季温差大,工作环境严苛,而移动设备为7x24小时的无间断工作,使滑触线或者拖缆的工作强度比较大,老化快速、容易损坏,维护维修的成本高,严重时会影响安全生产,造成经济损失。 基于西门子SCALANCE W无线产品的工业无线解决方案很好的解决了以上问题。该方案基于IEEE802.11协议,提供高带宽高可靠性的无线链路,维护工作量极小,性价比极高。 同时使用西门子SCALANCE X工业交换机产品组成可靠的工业环网,为数据传输提供了可靠高效的骨干网络。

一、项目背景:

斗轮机堆取料利用率相当高,在生产中占有举足轻重的地位。常规解决方案为拖缆传输。    供电滑触线的出现,使斗轮机减少了动力拖缆。但对于控制信号,由于需要的电缆芯数太多,而且对模拟信号不能使用滑线,因此,控制信号仍依靠拖缆。一般斗轮机工作时,仍然需要配置 2条拖缆,一条是数字量的控制电缆,另一条是模拟量的屏蔽计算机电缆。按常规的控制方法,拖缆一头接至斗轮机本体上的PLC 控制箱内,另一头接就地固定安装的控制箱上,再通过电缆桥架或埋管用电缆把这些信号送到远方的控制中心。

 


图一:斗轮机现场图

 

拖缆控制方式在使用中存在以下问题:

1、拖缆故障率较高,在使用中经常因拖缆损坏引起故障停机。

2、拖缆在室外长期运行,电缆老化严重,根据常规参数,在恶劣环境下运行,要求至少二年更换一次电缆。

3、卷盘拖缆的盘卷电机在使用时时刻在起/停状态,工作中发热比较厉害,卷盘电机在工作中故障率较高,卷盘故障造成的故障停机占斗轮机故障停机的1/4

4、滑环很容易出故障,容易进灰尘导致控制信号时有时无,影响生产,有时候还会错位,导致短路,烧坏设备。

5、斗轮机卷盘电机的使用造成电力能源的额外浪费。

控制电缆人为损坏的情况较多,更换成本高且维护费时费力,无形中又增加了检修人员和运行人员的工作量。 

 二、项目条件:

铁矿石为了充分反应尽可能多地炼出钢铁,入厂后要进行粉碎筛选,矿粉不容易装炉冶炼,因此需要烧结成块状、球状。烧结工艺就是把铁矿粉烧结成块状或球状,便于高炉炼铁,涟源钢铁烧结料场位于涟源钢铁厂内,是炼钢整个工艺段最初的环节,其工作效率直接影响下面连续工艺段的正常运行。

 

 

图二:料场平面布置图

1、涟源钢铁无线烧结料场大小为380m x 500m

2、料场内有7台斗轮机,沿轨道工作。

3、其中123号斗轮机两两相距为60米左右,345号斗轮机两两相距110米左右,567号斗轮机两两相距不超过20米。

4、料场煤堆高度最高为12米。

5、斗轮机与料场边的3个操作台进行通讯,操作台可以控制斗轮机的运动。

6、斗轮机在露天空地工作,需考虑防雷击保护。 

图三:料场斗轮机布置图

 

图四:料场侧面示意图 

三、方案说明:

图五:设备配置图

有线网络配置说明:

1、7AP通过X101-1光电转换器将无线信号转换为光信号,4路送至2#站光纤交换机3路送至电气楼光纤交换机,采用光纤传输可以保证信号传输质量,防止信号干扰。

2、在电气楼采用1X414-3E模块化工业级交换机,通过选择不同的介质模块,提供RJ45*12/千兆光口*2/百兆光口*8,可以连接配料系统PLC,胶带控制系统PLC和水雾系统PLC3台无线AP的信号,完全满足系统需求。

3、2#站采用1X414-3E模块化工业级交换机,通过选择不同的介质模块,提供RJ45*12/千兆光口*2/百兆光口*4,连接4台无线AP的信号。

4、翻车机站采用1X414-3E模块化工业级交换机,通过选择不同的介质模块,提供RJ45*12/千兆光口*2/百兆光口*4 3AB主控PLC通过光纤接入X414-3E工业级以太网交换机。

5、电气楼,2#站和翻车机站交换机之间采用千兆单模光纤组成冗余环网,保证数据传输可靠性和稳定性,最远传输距离可到10KM,完全满足料场范围的需求。

6、借助X414-3E提供的VLAN功能,可将位于不同交换机上的AP划分为同一VLAN中,保证不同系统之间的数据互不干扰。         

无线网络配置说明:

1、7W786-1PRO无线AP分别架设于料场两侧的灯柱上,使用14dBi的定向天线分别对料场斗轮机进行有效无线信号覆盖;

2、每台斗轮机配置W746-1PRO无线客户端,天线采用14dBi,保证信号接收质量。根据模拟,最小通信速率可达18Mbps

3、天线下方均配置了避雷器,防止雷击;

4、设备防护等级均为IP65,能在恶劣环境中稳定工作。

5、567号车两两之间的距离小于20米,可以共用1AP,从而节约投资,使系统性价比更好。

四、信号模拟

    由于料场范围较广,又存在不定高度的煤堆,其对无线电波的反射、折射等现象对其信号强度造成的影响不可估。

西门子的SINEMA E无线信号模拟软件可以对复杂的无线环境进行模拟,以得到接近实际情况的可视化效果图,便于现场无线设备的布置。

图六:无线信号模拟图 

五、配置清单

有线网络配置清单:

主电气室交换机配置

 

 

名称

描述

订货号

数量

交换机

SCALANCEX414-3E

6GK54143FC002AA2

1

光纤扩展插槽

EM496-4

6GK54964MA008AA2

1

千兆光纤介质模块

MM492-2LD

6GK54922AM008AA2

1

百兆光纤介质模块

MM491-2LD

6GK54912AC008AA2

3

2#站交换机配置

 

 

名称

描述

订货号

数量

交换机

SCALANCEX414-3E

6GK54143FC002AA2

1

千兆光纤介质模块

MM492-2LD

6GK54922AM008AA2

1

百兆光纤介质模块

MM491-2LD

6GK54912AC008AA2

1

翻车机站交换机配置

 

 

名称

描述

订货号

数量

交换机

SCALANCEX414-3E

6GK54143FC002AA2

1

千兆光纤介质模块

MM492-2LD

6GK54922AM008AA2

1

百兆光纤介质模块

MM491-2LD

6GK54912AC008AA2

2

公共附件

 

 

名称

描述

订货号

数量

网线

以太网线

6XV18782A

200

网线接头

以太网接头

6GK19011BB102AA0

100

以太网剥线工具

IE FC 剥线工具

6GK19011GA00

1

         

表格一:有线网络配置

无线网络配置清单

发送端(AP端)

 

 

名称

描述

订货号

数量

接入点AP

SCALANCEW786-1PRO

6GK57861AA602AA0

5

光电转换器

SCALANCEX101-1LD

6GK51011BC002AA3

5

馈线

RSMA/N /公柔性电缆(5m

6XV18755CH50

5

避雷器

LP798-1N

6GK57982LP002AA6

5

电源

PS791-2AC

6GK57912AC000AA0

5

天线

ANT792-8DN

6GK57928DN000AA6

5

接收端(Client端)

 

 

名称

描述

订货号

数量

客户端Client

SCALANCEW746-1PRO

6GK57461AA604AA0

7

馈线

RSMA/N /公柔性电缆(5m

6XV18755CH50

7

避雷器

LP798-1N

6GK57982LP002AA6

7

电源

PS791-1PRO

6GK57911PS000AA6

7

天线

ANT792-8DN

6GK57928DN000AA6

7

公共附件

 

 

名称

描述

订货号

数量 

网线

以太网线

6XV18782A

500

网线接头

以太网接头

6GK19011BB102AA0

24

以太网剥线工具

IE FC 剥线工具

6GK19011GA00

1

表格二:无线网络配置

六、项目总结

1、传统解决方案维护工作量大,需要对斗轮机上的信号拖缆进经常性维护。西门子SCALANCE W 无线解决方案为无接触式传输,基本不用进行维护。

2、维护成本昂贵,由于电缆在斗轮机来回作业的过程中十分容易磨损,且此电缆的成本很贵。市面上的常规拖缆价格大概为200~300 RMB/米,整个更换一次需要:7*250M*250RMB/M = 437,500RMB

3、拖缆工作寿命比较短,其工作极限寿命大概为100万次弯曲。而西门子SCALANCE W 无线设备的 MTBF 值为67年,远远优于拖缆。

4、西门子无线解决方案可以提供高带宽,为以后项目拓展提供余量,比如视频流、语音流等。

5、工业无线控制设备的功率只有10W,一年的功率只有87.6KW,电费只要52元钱。按常规计算,原来卷盘电机年消耗电费约2.6万元。相比较无线解决方案在节能减排方面性能卓越。

    通过使用工业无线控制系统,整个输煤控制系统综合自动化水平达到了一个全新的高度,整个系统也十分稳定可靠,几乎没有维护工作量,使用效果极佳,使维护工作从艰苦现场环境解放出来,提高了运行操作人员的工作效率,节约大量人力、物力、财力,给企业带来了可观的经济效益和社会效益。因此,无线控制系统在给煤系统上广泛应用已势在必行。 

 

 

参考文献:

1〉  《中华人民共和国通信行业标准》,YD/T 1349-2005, 中华人民共和国信息产业部。

2〉  SCALANCE W工业无线移动通讯产品样本》,2012

3〉  《西门子工业网络通讯指南》,主编:崔坚,机械工业出版社。

4〉  《西门子工业网络通讯技术详解》,主编:王德吉,机械工业出版社。

 

 

手机扫描二维码分享本页

工控网APP下载安装

工控速派APP下载安装

 

我来评价

评价:
一般