O 引言
目前，大型炼铁高炉煤气取样分析控制系统大多是人工装置，人工取样不仅劳动条件恶劣，而且分析结果很难代表某一时间高炉煤气成分实际的径向分布。为此笔者设计了大型炼铁高炉远程煤气自动取样分析监控系统。本系统采用安装组态软件MCGS 的工控机为上位机和PLC 为下位机来对大型炼铁高炉(2200 m3 )远程煤气取样现场进行过程监控，取代了目前的人工取样分析装置。
1 系统组成
本系统由工控机、煤气取样现场控制柜、煤气取样机和红外在线分析装置组成。工控机安装在主控室，用以收发取样分析系统的远程信号，记录、储存、显示和处理各项分析结果。煤气取样现场控制拒安装在取样装置平台上，在控制柜上可以手动操作也可以自动操作，煤气取样机安装在取样平台上，受现场控制柜控制，是直接驱动采样杆从炉中取气的机械装置。红外在线分析装置安装在取样平台上的分析室中，用于在线分析取样机取出的高炉煤气样品，并将分析结果传输到主控室的计算机中。控制系统框图如图1 。
2 基于MCGS的上位机的远程监控
主控界面由组态软件MCGS 设计。图2 为现场工艺的仿真画面，在主控室工控机上可以实时显示现场的工艺流程。
3 MCGS监控系统与下位机PLC的通信
3. 1 通讯协议
本系统采用欧姆龙PLC 的Hostlink 通讯协议。MCGS通过上位机中的串口和PLC 上的通讯单元建立串行通讯连接。欧姆龙PLC 与计算机的串行通信连接有2 种方式：① 利用PLC 的RS-232 接口，这时可以直接用电缆与计算机建立连接，这种通信方式PLC 的地址为。;② PLC 通过一个连接适配器与计算机连接，用适配器时PLC 地址由自己设置。由于RS-232 串口通讯方式一般不超过50 m ，而该煤气监控分析系统通信距离为200 m ，需在上位机与PLC 之间加一个RS-422 适配器，该适配器将RS-232 通讯格式转换为RS-422 通讯格式，可实现远距离通讯，并提高了抗干扰能力。
3. 2 串口父设备设置
欧姆龙PLC 设备必须挂接在串口父设备下，串口父设备用来设置通信参数和通信端口。要使上位机组态软件MCGS 能正确操作PLC 设备，必须设置好设备名称、采集周期、初始工作状态、PLC 地址、内部属性等。欧姆龙PLC 常用的通信参数：波特率9600 , 2 位停止位，偶校验，7 位数据位。MCOS 串口父设备的通讯参数必须与PLC 的通讯参数一致，这样MCGS 才可以读写欧姆龙PLC 的各个继电器区和寄存器，从而达到操作PLC 设备的目的。具体设置是在下位机的编程环境和MCGS 组态软件的设备窗口中完成的。
4 系统软件设计
4 .1 主程序设计
本系统设计有现场手动、现场自动及远程自动3 种操作模式。现场手动和自动操作模式是在现场控制柜上完成，远程自动是在主控室上位机主控画面点击远程启动按钮实现的，通常情况下，应该采用在主控室远程自动控制方式进行煤气取样和分析。远程监控采用MCGS 组态软件设计的监控画面可以实时观察到煤气取样机的每一步实时动作，如各个电磁阀、气控阀、取样管的前进、后退等。分析结果图表画面可以准确地显示出实际的高炉煤气中CO 、CO2的含量.本系统不仅改善了工人的操作环境，而且取样分析结果准确可靠并可以随时打印、查询。主程序流程图如图3 。
4.2 分析子程序设计
取样结束后给红外线在线分析设备一个开始分析的触点指令，此时分析设备中工作气泵开始工作。分析系统PLC 按照设定的时间启动和关闭气路切换电磁阀(F10 ～ F14 )。每分析一路气样需要60s , (前40s 分析，后20s 传输)。在分析40s后将数据传输给主控室计算机。当把最后一路气样分析完毕时，发出分析结束指令，关闭取样和旁路气控阀气源电磁阀和分析工作泵。计算机在获得分析数据20s 内，将数据经过过滤(滤掉歧义值)，采集最大数值用柱状图、曲线、数据表予以显示和存储。分析子程序流程图如图4 。
5 结束语
整个系统实现了自动化控制，操作者可在主控室远距离操作现场设备，并可监视现场设备的运行情况，大大降低了劳动强度。系统还提供了煤气泄漏紧急退出取样系统按钮，当发生意外时，按下紧急退出按钮，系统按照预先编好的紧急退出程序退出取样系统、提高了系统的安全性。分析结果形成历史报表方便查询，为炼铁工艺的提高提供了可靠的参考数据，更容易掌握高炉工况的规律，提高了炼铁高炉的使用寿命。因此使用和推广高炉煤气自动取样分析系统对节约能源，提高经济效益有较大的作用。
参考文献
【1】杨公源，等可编程控制器(PLC )原理与应用电子工业出版社.2004
【2】戴一平，等可编程控制器技术及应用.机械二业出版社，2004
