串口适配器在矿热炉全电量检测系统上的应用

1 概述

矿热炉通过冶炼变压器，将35KV（或110KV）高压电变成低压后，经由短网、软铜线等导入电极，电极插入炉料内，经过电极电弧热和炉料电阻热使炉料反应生成产品。生产人员根据电炉变一次侧、短网侧、电极侧的电参数决定电极的插入深度、原料的配比及产品出炉量。由此可见，矿热炉的全电量检测系统的准确程度对矿热炉产品指标、生产稳定性有决定性作用[1]。

因大部分电能表具备RS485/232接口，全电量检测装置与控制系统的通讯通常采用串口通讯，通讯规约为MODBUS RTU，此方式因MODBUS通讯轮询机制的限制，通讯周期长，数据实时性得不到保证，采用串口-PROFIBUS DP适配器将MODBUS协议转换成PROFIBUS-DP协议，提高了数据的实时性，确保了生产的稳定性及产品的品质。

2 数据传输原理

串口数据转换模块数据交换原理如图1所示，数据转换模块作为MODBUS主站，与从站串口仪表进行数据交换，当数据转换模块从串口仪表接收到一帧正确的数据时，就会将这帧数据封装成为“PROFIBUS输入数据”帧，模块同时作为PROFIBUS-DP网络的从站，将数据传送到PROFIBUS主站。

图1

3 网络结构

本文依托新疆某电石炉项目，采用西门子品牌PLC作为控制系统，西门子多功能电能表及全电量检测模块作为矿热炉全电量检测仪表，经PM-125适配器转换处理，实现PLC与串口仪表的快速稳定通讯。项目一台矿热炉全电量检测系统含7个全电量检测模块，6个单相电能表，1个三相电能表，共14个串口仪表。根据仪表分布位置及功能，配8个PM-125适配器作为西门子S7-300CPU的PROFIBUS-DP从站，实现对矿热炉电参数的数据检测、采集、处理、展示及控制。如图2，此通讯网络配置简单，MODBUS通讯经转换最终通过PROFIBUS协议与PLC进行通讯，通讯稳定性高，通讯速率大大提高[2]。

图2

4 PLC硬件组态

在PLC硬件组态中添加PLC模块，设置DP网络属性，导入PM125的GSD文件，然后按项目网络图插入PM125模块作为PROFIBUS子站，配置从站地址并根据需求添加I/O模块。

5 PM-125适配器配置

每个PM-125适配器均需在线配置，按照所带串口仪表情况，添加MODBUS子站节点，增加“03-读保持寄存器命令”，配置读取参数的起始地址和通讯数据个数，更改MODBUS从站地址及通讯速率使其与串口仪表相一致。至此PLC至PM125，PM125至串口仪表从站通讯设置均已完成，PM125模块STA、RX、TX灯均为绿灯闪烁表示通讯正常，如表1电参数归档数据表可知，通讯参数更新速率为1-2S[3]。

表1电参数归档数

6 结语

综上所述，将串口-PROFIBUS DP适配器应用在矿热炉全电量检测系统中，使与矿热炉生产相关的电参数更新速率得到了显著提高，更有利于生产人员根据实时参数对炉况进行调整决策，进而提高了生产的稳定性和产品的品质及产量。