7#高爐本體控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

1、高爐本體控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用龔美華（江西新鋼公司自動(dòng)化部新余338001）摘 要 設(shè)計(jì)并介紹了施奈德公司TSX QUANTUMN MODICON系列的PLC控制系 統(tǒng)在新鋼7#高爐本體系統(tǒng)生產(chǎn)中的應(yīng)用。詳細(xì)描述了控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成、通信 及軟件組態(tài)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。關(guān)鍵詞 高爐本體 QUANTUMN PLC IFIX CONCEPT一、引言7#高爐本體控制系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)和控制包括（1）壓力、溫度、流量、 料位、料批、閥位反饋等輸入信號(hào)的顯示、記錄、報(bào)警；（2）爐頂壓 力自動(dòng)控制（減壓閥組）（3）稱量罐壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)（二次均壓）（4） 氣密箱壓力自動(dòng)控制；（5）爐頂煤氣溫度自動(dòng)控制（爐頂打水）；（6） 氣

2、密箱冷卻水進(jìn)水流量調(diào)節(jié)等。MODICON QUANTUMN PLC系統(tǒng)是一個(gè) 功能強(qiáng)大的控制系統(tǒng)，它集DCS技術(shù)與PLC技術(shù)于一體，既可以進(jìn)行常 規(guī)的電氣控制，又可以進(jìn)行復(fù)雜的儀表控制，而且網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大。二、系統(tǒng)構(gòu)成和功能特點(diǎn)（一）系統(tǒng)構(gòu)成本體控制系統(tǒng)由操作站（OS）和控制站（PLC）兩級(jí)構(gòu)成。系統(tǒng) 硬件結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。系統(tǒng)控制站通過(guò)檢測(cè)元件和控制裝備對(duì)整個(gè) 生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制，并通過(guò)系統(tǒng)總線與操作站相連，向操 作站傳遞現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并且接受操作站的控制信息。1、控制站選用施奈德公司性價(jià)比較高的QUANTUMN系列的PLC 控制器。PLC的CPU卡件選用的是高性能、運(yùn)行可靠、運(yùn)算速度

3、快的140CPU43412A模塊。所有I/O模塊均具有帶電拔插功能，便于生產(chǎn)過(guò) 程中出現(xiàn)卡件故障能及時(shí)更換?？刂普荆≒LC）為整個(gè)系統(tǒng)的控制關(guān) 鍵，按程序設(shè)計(jì)要求進(jìn)行邏輯、順序、算術(shù)運(yùn)算以及PID調(diào)節(jié)等功能， 同時(shí)作為通訊網(wǎng)絡(luò)中的主控機(jī)，完成網(wǎng)絡(luò)傳遞中的數(shù)據(jù)交換，也對(duì)整 個(gè)系統(tǒng)的不同類型的設(shè)備和裝置進(jìn)行控制和監(jiān)視。本體系統(tǒng)共配置3 個(gè)PLC控制柜，1個(gè)主站和5個(gè)從站，主、從站通過(guò)冗余遠(yuǎn)程（S908） 方式通訊。HUBsaoaFLCPLC系統(tǒng)部囹2、系統(tǒng)操作站選用2臺(tái)P4 DELL計(jì)算機(jī)（21寸顯示器），2臺(tái)計(jì)算 機(jī)互為冗余，監(jiān)控畫(huà)面一致，可監(jiān)視控制站的所有信息，進(jìn)行顯示、 操作、記錄、數(shù)據(jù)處理

4、、報(bào)表輸出，并可以按一定的權(quán)限進(jìn)行控制的 組態(tài)和參數(shù)修改等操作。（二）功能特點(diǎn)1、控制靈活。對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行實(shí)施順序連鎖控制及模擬量調(diào) 節(jié)，可以處理開(kāi)關(guān)量和模擬量信號(hào)。2、動(dòng)態(tài)顯示。包括工藝流程總畫(huà)面、操作畫(huà)面、監(jiān)視畫(huà)面、趨勢(shì)畫(huà)面及報(bào)警畫(huà)面等，還具有智能化聲光報(bào)警功能。3、冗余功能。為保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，系統(tǒng)采取了 冗余配置。操作站互為冗余，過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)總線冗余，控制單元的CPU、 電源、通信等重要模件都為冗余。（三）系統(tǒng)主要控制過(guò)程和連鎖關(guān)系1、爐頂壓力控制、稱量罐二次均壓壓力控制、氣密箱壓力控 制、爐頂煤氣溫度、氣密箱冷卻水進(jìn)水流量調(diào)節(jié)控制均設(shè)置了計(jì)算機(jī) 自動(dòng)、手動(dòng)兩種操作方式，

5、一些關(guān)鍵設(shè)備還設(shè)置了機(jī)旁手動(dòng)方式。2、爐頂壓力控制：爐頂壓力有高壓、常壓兩種工作方式。爐頂壓力通過(guò)4個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制，根據(jù)其口徑的不同分為1#、 2#、3#、4#減壓閥，均為420mA信號(hào)控制動(dòng)作，420mA信號(hào)閥位反饋。 4個(gè)調(diào)節(jié)閥均可手動(dòng)操作輸出。高壓工作方式下，3#、4#減壓閥手動(dòng)全 關(guān)，1#、2#減壓閥投自動(dòng)控制爐頂壓力；常壓工作方式下，1#、3#、4# 減壓閥手動(dòng)全開(kāi)，2#減壓閥投自動(dòng)控制爐頂壓力。3、稱量罐壓力調(diào)節(jié)：自動(dòng)情況下，二次均壓閥開(kāi)到位后（來(lái)自爐頂LC），二次均壓閥 調(diào)節(jié)閥開(kāi)，開(kāi)始二次均壓；稱量罐壓力達(dá)到設(shè)定值，高于爐頂壓力 0.015Mpa后,二次均壓結(jié)束，二次均壓調(diào)節(jié)閥

6、全關(guān)。4、爐頂煤氣溫度控制爐頂煤氣溫度有4個(gè)測(cè)量點(diǎn)，自動(dòng)情況時(shí)任何2個(gè)溫度大于250。C 報(bào)警，大于280. C開(kāi)電動(dòng)打水閥，反之，關(guān)電動(dòng)打水閥。5、氣密箱冷卻水進(jìn)水流量自動(dòng)調(diào)節(jié)當(dāng)氣密箱溫度大于60。C時(shí)報(bào)警并自動(dòng)打開(kāi)氣密箱冷卻水進(jìn)水調(diào) 節(jié)閥，操作工可切為手動(dòng)控制進(jìn)水量。應(yīng)控制進(jìn)水流量在14t/h范圍內(nèi)。氣密箱冷卻水進(jìn)水流量大于14t/h高報(bào)警，大于18t/h超高報(bào)警。三、軟件設(shè)計(jì)及網(wǎng)絡(luò)通信（一）軟件設(shè)計(jì)1、控制站編程軟件采用施奈德公司最新的工業(yè)控制組態(tài)軟件 CONCEPT2.6,利用CONCEPT2.6的功能塊圖（FBD）和梯形圖（1。）編 程方式完成所有I/O信號(hào)的處理和各種自動(dòng)控制算法的

7、編制和實(shí)現(xiàn)， 通過(guò)內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊實(shí)現(xiàn)與其他PLC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊，并在程序 調(diào)試的初期完成了 140NOE77100網(wǎng)絡(luò)模塊IP地址的修改，與工控機(jī)IP 地址保持了一致，便于網(wǎng)絡(luò)的管理和數(shù)據(jù)通訊。2、操作站監(jiān)控軟件采用INTELLUTION公司最新的INTELLUTION DYNAMICStmIFIX3.5套裝組態(tài)軟件。IFIX3.5是一套全集成、開(kāi)放式的、 真正基于組件技術(shù)的自動(dòng)化軟件產(chǎn)品家族，覆蓋并提高了早期版本的 所有性能，同時(shí)又包含了許多新的、重要的功能和結(jié)構(gòu)。IFIX3.5的 核心是ICORE，ICORE的重要部分之一INTELLUTION WORKSPACE將所有 系統(tǒng)組件組織到

8、一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中。利用IFIX3.5強(qiáng)大的功能制作出界面友好、操作方便靈活的上位 畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)記錄和查詢、重要生產(chǎn)工藝參數(shù)實(shí)時(shí)趨勢(shì)監(jiān)測(cè)、 權(quán)限操作、系統(tǒng)和操作故障記錄和查詢，以及利用IFIX3.5內(nèi)嵌VBA 工具編制的報(bào)表打印功能。（二）網(wǎng)絡(luò)通信整個(gè)7#高爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過(guò)基于TCP/IP協(xié)議的光纖環(huán)行以太 網(wǎng)將高爐主控樓（包含本體系統(tǒng)、熱風(fēng)爐系統(tǒng)、槽下和爐頂上料系統(tǒng)）、 鼓風(fēng)機(jī)站（包含鍋爐系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)）、制粉噴吹站（包含制粉系統(tǒng) 和噴吹系統(tǒng)）連在一起。主網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是通用多模光纖和光電轉(zhuǎn)換器， 主控樓、鼓風(fēng)機(jī)站、制粉噴吹站分別通過(guò)1UB將各自的PLC和操作站、工程師站用標(biāo)BRJ45雙絞線連接起來(lái)。MODICON PLC系統(tǒng)采用帶RJ45接口的140NOE77100網(wǎng)絡(luò)模塊，工業(yè) 計(jì)算機(jī)上安裝的是通用以太網(wǎng)卡，網(wǎng)絡(luò)上的所有計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)均可以共 享數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)資源，整個(gè)控制系統(tǒng)組網(wǎng)方便實(shí)用，易于擴(kuò)展，便于系 統(tǒng)維護(hù)和快速查找網(wǎng)絡(luò)故障。四、結(jié)束語(yǔ)MODICON QUANTUMN系統(tǒng)是一個(gè)功能很強(qiáng)大的控制系統(tǒng)，具有模 塊化、可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)，可用于工業(yè)