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摘 要］介紹了濟鋼120t轉爐自動上料系統改造后的工藝流程，系統硬件、軟件構成以及網絡配置、通信、數據共享等功能。該系統改造后，完成了2，3號120t轉爐輔原料及鐵合金上料系統工藝設備的電氣控制和儀表控制，其設備的集中監視與操作通過HMI上的CRT畫面進行。
0 引言
濟南鋼鐵股份有限公司2，3號轉爐煉鋼工程是在原先預留的位置新建120t頂底復吹轉爐。輔原料和鐵合金供料系統主要是供給轉爐、鋼包所需的各種合格粒度的輔原料和鐵合金，輔原料和鐵合金供料系統由已有的上料系統延伸到2，3號120t轉爐供料系統。該系統采用先進的自動控制技術，提高了控制精度，增強了可靠性，并簡化操作，減少了操作定員，自改造后取得了顯著效果。
1 上料工藝
上料系統（A系統）由輔原料高位料倉上料系統（A1系統——原有系統延伸），鐵合金中位料倉上料系統（A2系統——原有系統延伸），鐵合金爐后料倉上料系統（A3系統——原有系統延伸），1號精煉高位料倉上料系統（A4系統——原有系統），2號精煉高位料倉上料系統（A5系統）共5個部分組成。
2 系統結構
2．1 硬件配置
系統采用適合控制距離較遠和分散對象的Quantum系列控制平臺，以PLC作為基礎級，對生產過程進行計劃設定、聯鎖控制；以工業微機作為監控管理級。自動控制系統采用集中/分布式結構，由1套Quanrum控制器CPU53414和3臺工業微機監控站構成集散控制系統。Quantum控制器數據處理速度達0.09～0.45Kb/ms，采用RIO擴展方式，通過同軸電纜把本地主機（CPU）與遠程I/O站相連，采用MB＋網，將一系列 TSX Momentum連接在CPU處理器上，實現對現場設備的數據采集及控制。采用環形以太網實現PLC之間及PLC與監控管理器之間的數據互鎖、數據采集和控制。監控站與服務器之間采用TEP/IP協議傳輸。
新增控制設備的配置：輔原料及鐵合金上料PLC的IP地址為已有系統的IP地址，另在遠程機架上增加2塊數字量輸入模塊DDI、2塊數字量輸出模塊 DDO。并在主機架上插入3塊Profibus-DP通信模塊CRP，通過通信模板與現場I/O通信設備進行現場總線的連接，現場設備由Turck公司現場總線模塊所構成，其硬件系統配置
2．2軟件配置
2．2．1 控制軟件
系統采用的Concept2.5編程軟件，是基于Windows2000操作環境下的編程工具，它含有全部的IEC-1131規定的編程語言；用戶可創建自己的函數塊，并可重復使用；內置的模擬仿真調試器可離線仿真，加快應用軟件的開發和調試；提供多達7層的軟件存取保護，防止非法訪問，安全、可靠；具有強大的在線幫助功能，界面友好，信息量大，極大地方便了應用開發人員的使用。運用梯形邏輯ID控制及功能塊FBD相結合，將固定的算法及頻繁使用的邏輯定義成DFB塊，在需要使用時隨時調用。系統定義的DFB塊有：打滑檢測、跑偏檢測、卸料小車定位、電液推桿起停、啟動始點-終點判斷、設備啟動遲滯檢測、清料時間計算。
當料倉出現低料位或操作員認為需要上料時，選擇流程及料倉設定值，卸料小車自動定位，電液推桿自動打到相應的料倉，再沿逆料流方向依次啟動相關設備，開始上料。若出現高料位則停止相應的電振，帶式輸送機依然運行，由操作工自行處理；若出現超高料位時則停止所有設備；當其中某一設備有故障時立即停止所有設備，經過清料延時后依次停止上游設備。當皮帶的累積值等于設定值時會自動停止正在運行的振動給料機，當有更換料種或流程切換時，停止非公共設備，清料延時后，卸料小車自動定位，電液推桿自動轉到相應的料倉。
2．2．2 監控軟件
該系統設有兩個操作站，一個設在地下料倉操作室，采用Vijelook軟件開發平臺；另外一個設在轉爐主控室，采用Monitor ProV7軟件開發平臺。Vijelook軟件是單機版，它通過交換機直接與CPU進行數據交換；Monitor ProV7軟件是網絡版，它工作在普通的PC機上，運行于Windows 2000或XP上。網絡功能強大，采用Client/Server結構，即本客戶端的數據顯示、設備狀態監控與操作標簽均在服務器端建立，CRT操作均通過服務器轉發到PLC，以完成對生產過程設備的操作與監控，它包括兩大部分：畫面（HMI）部分和實時數據庫（RTDB）部分。
該系統兩個操作站的使用權通過操作權限來選擇，當操作工選擇地下料倉操作時，主控室操作站只能監控，操作權限被自動封鎖；當選擇主控室操作時地下料倉只能監控，操作權限被自動封鎖。兩個操作站具有同等的監控功能。
（1）登錄身份及權限保護。HMI畫面設有登錄、退出、幫助、診斷按鈕，并賦予不同人員不同的操作級別。系統工程師的權限最大，可以修改、組態、退出系統。操作人員的權限相對較小，僅能操作瀏覽主要的操作畫面。維護工程師可以對某些電氣設備的運行參數進行修改、瀏覽故障分析畫面，但不能對系統進行組態和修改用戶權限。
（2）實現主控室對現場設備的實時動態監控和檢測。上位機監控操作畫面充分利用了MP7特有的動態圖形編輯功能（標準動態圖形編輯功能、高級動態圖形編輯功能），完成CRT操作、過程值顯示、報警等。為了維護操作的需要，編輯了任務狀態顯示畫面、實時趨勢顯示畫面、歷史趨勢顯示畫面、流程圖顯示操作畫面以及各種操作面板，使操作更加簡單、快捷，為全線自動化煉鋼提供了有利條件。
（3）現場設備在線診斷、報警功能。當系統出現故障時，提醒用戶及時處理。重要設備都設有報警監控功能，并對產生報警的設備進行在線分析，查出故障原因后，在HMI上動態閃爍，提醒用戶及時處理，系統自動記錄近期設備的所有報警信息。
（4）歷史數據記錄及趨勢分析。
3 主要功能
（1）跟蹤功能。計算機系統跟蹤轉爐上料的作業狀態信息，在特定時刻啟動相應程序，實現對轉爐上料生產的各種控制和管理功能。
（2）故障診斷功能。網絡故障診斷基于本網絡控制系統的復雜性及安全性，在OPC Server終端上建立了網絡故障診斷畫面，以檢測網絡系統出現的故障（如數據庫故障、ODBC接口故障、EDI（External Device Interface）故障等），并能及時給予排除。為了保證網絡的安全，拒絕非法用戶登錄和破壞，在L1級系統主畫面上增加了授權訪問控制，即網絡的訪問控制必須由用戶進行身份登錄，通過口令控制賦予不同用戶不同的權利。另外系統中還安裝了防火墻軟件和Norton高效殺毒軟件，以防范計算機病毒的侵犯。為了操作人員操作方便，每個監控系統的HMI上建有控制設備故障診斷畫面，以便控制設備出現的各種故障，如：皮帶機跑偏檢測、皮帶機打滑檢測、設備啟動遲滯判斷、卸料小車移動超時判斷等。
（3）控制方式。120t轉爐自動上料過程控制系統的控制方式分為CRT自動、CRT手動、非常手動、機旁手動等4種操作方式。1）CRT自動。此種操作方式是當操作控制條件和工藝及設備連鎖條件成立時，系統自動完成一個工藝過程的控制（或動作）的操作方式。例如，當選定的某流程的設備啟動/運行條件成立時，控制系統就會自動地依次啟動/運行相關設備。2）CRT手動。此種操作方式是當操作控制條件和設備連鎖條件成立時，人工依照工藝順序分別對設備進行各種操作（如啟動膠帶輸送機、卸料車等）的單機操作方式。3）非常手動。操作工根據經驗，在集中控制室內操作，只有基本的故障聯鎖，沒有設備聯鎖，主要用于工程師調試。4）機旁手動。根據工藝要求在機旁人工操作，進行單機設備檢修和調試時使用。
（4）卸料小車自動定位。操作工選擇料倉后，程序自動進行始點-終點判斷，判定正確后，卸料小車自動運行到位，電液推桿打到相應的料倉。
4 關鍵技術
120t轉爐自動上料系統的上位監控和服務器應用OPC（OLE for Process Control）界面進行通信。作為 Client/Server結構，轉爐主控室上位機的數據通過服務器采集并發至轉爐上料工作站，工作站的指令也先發往此服務器再傳至PLC系統。HMI上數據顯示，設備狀態監控標簽均在服務器端建立，CRT操作也均通過服務器轉發到PLC，以完成對生產過程設備的操作與監控。服務器放置SQL7.0大型數據庫，通過ODBC接口與MP7實現連接，完成對歷史數據的存儲。通信原理
5 結束語
濟鋼120t轉爐自動上料系統自2005年3月改造投產運行后，每日上料1300多t，比原來多了2～3倍，卻沒有增加定員，并且新增設備也很少，從而降低了生產投入。A5系統為鐵合金（Si、Mn、Pe）上料系統，此系統投入后，為濟鋼冶煉多品種鋼提供了先決條件。
來源：中國自動化網 |
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