王曉鳳

摘 要：以太網(wǎng)即互聯(lián)網(wǎng)技術，是中國在工業(yè)4.0時代抓住機遇，進行產(chǎn)業(yè)結構升級的著力點。隨著工業(yè)用以太網(wǎng)技術的革新，冶煉技術朝向信息數(shù)字化發(fā)展。通過對冶金系統(tǒng)進行信息化改造，金屬冶煉技術已經(jīng)結合以太網(wǎng)絡技術，完成數(shù)字化控制平臺的搭建，并能夠實現(xiàn)無人自動化控制。本文將深入研究工業(yè)以太網(wǎng)在冶金自動化系統(tǒng)中的運作方式，分析工業(yè)以太網(wǎng)在金屬冶煉領域中的使用情況，展望冶金工業(yè)信息化進程的發(fā)展方向。

關鍵詞：金屬冶煉；冶金自動化；工業(yè)以太網(wǎng)；工業(yè)4.0

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.024

0 前言

冶金工業(yè)正在經(jīng)歷轉型時期，工業(yè)4.0時代需要傳統(tǒng)工業(yè)拋棄舊有的產(chǎn)業(yè)模式，全方位的進行產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)業(yè)技術的升級。工業(yè)用以太網(wǎng)正是產(chǎn)生于這一背景之下，隨著網(wǎng)路信息化技術的日趨成熟和發(fā)展，冶金行業(yè)也全面進行數(shù)字化和自動化的改造。通過接入工業(yè)以太網(wǎng)，冶金自動化系統(tǒng)運行計算機搭載的軟件，能夠對金屬冶煉過程實現(xiàn)全程實時自動化控制。冶金自動化系統(tǒng)通過接入TCP協(xié)議傳輸控制信息，利用以太網(wǎng)完成對冶煉設備的指令發(fā)送，TCP/IP協(xié)議時在冶金自動化系統(tǒng)中廣泛使用的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。

1 冶金自動化系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議的應用

1.1 冶金系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議運行方式

冶金自動化系統(tǒng)中接入的TCP/IP以太網(wǎng)，符合國際上制定的互聯(lián)網(wǎng)最新標準。冶金自動化系統(tǒng)由設備端、操控端、信息反饋設施三部分組成。設備端、操控端、信息反饋端三者呈層級組合態(tài)勢，信息可以自由在三者之間多向傳輸。冶金自動化系統(tǒng)通過接入以太網(wǎng)，提高生產(chǎn)效率，同時極大的降低了設備運行維護所需要的費用。網(wǎng)絡設備的接入，使得自動化系統(tǒng)具有了進行自我診斷以及檢測的能力，降低了設備裝配過程的復雜程度，減少了接線數(shù)量過多帶來的維護與安裝問題[1]。

1.2 冶金系統(tǒng)接入以太網(wǎng)案例分析

冶金自動化系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用于現(xiàn)代鋼鐵或金屬制造企業(yè)，下文將介紹一個冶金自動化系統(tǒng)應用工業(yè)以太網(wǎng)的實際案例。上世紀九十年代初期，美國的容克萊爾高強度鋼鐵制造公司，就已經(jīng)使用了羅可威爾自動化控制器制造公司設計的冶金自動化控制系統(tǒng)PMD-6/50控制系統(tǒng)。隨著生產(chǎn)需求的增加，原有的自動化控制其處理網(wǎng)絡傳輸?shù)男畔⒛芰?，已無法高校處理控制信號，之前使用的DH+萬羅傳輸速率已經(jīng)無法與生產(chǎn)速度適配，導致自動控制系統(tǒng)故障頻發(fā)，并引起事故。為了提高冶金工程生產(chǎn)效率，避免網(wǎng)絡信號傳輸速度影響冶金自動控制系統(tǒng)，需要接入工業(yè)以太網(wǎng)，以保證冶金自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定。所以，容克萊爾高強度鋼鐵制造公司升級了1788-N50E/G型以太網(wǎng)遠程適配器，能夠在更短時間內處理更多數(shù)量的信息[2]。

2 工業(yè)以太網(wǎng)特性和工作原理

2.1 工業(yè)以太網(wǎng)工作原理

工業(yè)生產(chǎn)中的以太網(wǎng)接入方式不同于平常民用互聯(lián)網(wǎng)技術，工業(yè)以太網(wǎng)需要更高的傳輸速度、更低的故障率、更強的抗干擾能力，還需要具備便于維修，方便操作的特點。工業(yè)以太網(wǎng)的接入標準和檢查方法涵蓋民用互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議和標準，同時有根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的特點進行了調整。

工業(yè)以太網(wǎng)能夠在短時間內傳輸大量的數(shù)據(jù)，為保障數(shù)據(jù)傳輸過程不被干擾，使得冶金自動控制系統(tǒng)的運行能夠更為高效，需要對自動控制系統(tǒng)接入工業(yè)以太網(wǎng)絡，不僅需要加強信息數(shù)據(jù)的傳輸速率，還需要保證自動指令集的失真率維持在可接受的范圍內，通過因特網(wǎng)結點對自動化系統(tǒng)的工作進行分配，能夠使速冶金設備實現(xiàn)自動控制。

工業(yè)以太網(wǎng)通過使用ISO/OSI通信模型，在其數(shù)據(jù)鏈的路層及物理層中對相關技術規(guī)范加以反映，工業(yè)以太網(wǎng)也接入了TCP/IP協(xié)議，通過兩種以太網(wǎng)技術協(xié)議的結合，可以使原始的低速現(xiàn)場的總線應用層協(xié)議有機結合，組成了具有強大功能的工業(yè)以太網(wǎng)專用協(xié)議[3]。

2.2 工業(yè)以太網(wǎng)特性

工業(yè)以太網(wǎng)技術傳輸信息的過程體現(xiàn)出及時性與真實性的特點，目前工業(yè)以太網(wǎng)的傳輸速率最低也能達到1Gb/s，最快可以達到10Gb/s。處理同樣數(shù)量的數(shù)據(jù)和信息，通過提高傳遞信息的速度，在很大程度上減輕了自動控制系統(tǒng)的信息冗余。工業(yè)以太網(wǎng)使用交換機作為傳輸中介，信息數(shù)據(jù)可以儲存在交換機中，在需要的時候提取轉發(fā)，交換機的使用可以過濾重復數(shù)據(jù)，排除錯誤信息，保證了工藝以太網(wǎng)的主傳輸網(wǎng)絡的暢通。交換機使冗余錯誤數(shù)據(jù)不需要經(jīng)過主要傳輸線路，審核網(wǎng)絡中節(jié)點的數(shù)據(jù)傳送，使工業(yè)以太網(wǎng)具有極高的傳輸速率，能降低信息傳輸過程中的延遲情況，極大地減少網(wǎng)絡傳過程中發(fā)生的信息碰撞概率[4]。

冶金自動化系統(tǒng)使用工業(yè)以太網(wǎng)能夠加強控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。工業(yè)以太網(wǎng)能夠控制生產(chǎn)過程中涉及到的所有設備。金屬冶煉制造在高溫、高壓的環(huán)境下進行，通過工業(yè)以太網(wǎng)對工業(yè)自動化控制系統(tǒng)進行調整，是生產(chǎn)的安全和高效的有力保障。

3 冶金自動化系統(tǒng)接入工業(yè)以太網(wǎng)的技術優(yōu)勢

工業(yè)以太網(wǎng)實際應用于金屬冶煉制造的生產(chǎn)過程情況表明，工業(yè)以太網(wǎng)控制下的冶金自動控制系統(tǒng)運行平穩(wěn)，工業(yè)以太網(wǎng)以10Gb/s的傳速速率傳遞控制指令，幾乎不可能出現(xiàn)冶金自動系統(tǒng)誤動的情況。通過對冶金自動化系統(tǒng)接入工業(yè)以太網(wǎng)，是控制流程更為流暢迅速，改善了傳統(tǒng)控制信號輸送模式下的故障。

4 結論

冶金自動控制系統(tǒng)的信息化升級改造，需要搭建高速度的工業(yè)以太網(wǎng)。工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸標準，能完美適配冶金制造業(yè)控制信號的傳輸強度。工業(yè)以太網(wǎng)運行穩(wěn)定，操作性強，傳輸信息速度快，能夠極大的提升金屬冶煉過程的安全性和效率。繼續(xù)建設冶金自動化系統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)絡，是工業(yè)4.0時代產(chǎn)業(yè)升級的必然要求。

參考文獻：

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