第四屆2006年度中國工控及自動(dòng)化領(lǐng)域優(yōu)秀案例用戶獎(jiǎng)
摘要：
本文介紹ControlLogix系統(tǒng)及其在宣鋼煉鋼車間的成功應(yīng)用，并展望其發(fā)展。
關(guān)鍵詞：
ControlLogix系統(tǒng) 宣鋼 煉鋼 轉(zhuǎn)爐控制 應(yīng)用
一、概述
今天，全球知名的工業(yè)自動(dòng)化動(dòng)力、控制和信息系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商羅克韋爾自動(dòng)化的集成架構(gòu)產(chǎn)品和解決方案已經(jīng)在冶金、電 力、水處理、乳品飲料、煙草、水泥、石化、礦山、汽車制造等各個(gè)行業(yè)得到成功的應(yīng)用和廣泛的認(rèn)同，其控制系統(tǒng)、軟件、變頻器在 冶金各工藝生產(chǎn)中的應(yīng)用舉不勝數(shù)。宣鋼煉鋼車間的2座80t煉鋼轉(zhuǎn)爐、LF精練爐、2臺連鑄機(jī)及輔助布袋除塵器等工藝設(shè)施的測控全部采 用了ControlLogix系統(tǒng)，工程于2002年5月18日順利投產(chǎn)。據(jù)我們所知，這是ControlLogix系統(tǒng)在國內(nèi)煉鋼轉(zhuǎn)爐上的首次應(yīng)用。
近年來，隨著煉鋼轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化程度的提高，隨著生產(chǎn)安全性、可靠性要求的提高，隨著全廠調(diào)度管理網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的提高，先進(jìn)的 、開放的控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
宣鋼新建煉鋼車間的測控系統(tǒng)在初期的方案設(shè)計(jì)定論后即開始系統(tǒng)、品牌的招標(biāo)，在著名的四大控制系統(tǒng)廠商：ABB、Siemens、 Schneider、羅克韋爾自動(dòng)化參與激烈竟標(biāo)的情況下，羅克韋爾自動(dòng)化的ControlLogix以其先進(jìn)的配置、良好的性能價(jià)格比脫穎而出，博 得專家評委的一致青睞，最終中標(biāo)。
二、系統(tǒng)簡介
2．1．控制系統(tǒng)配置
轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)配置：每座轉(zhuǎn)爐本體、散狀加料、余熱鍋爐、煙氣凈化各用1臺PLC及操作站，轉(zhuǎn)爐本體公用部分、鼓風(fēng)機(jī)房、煤氣 回收輸配各用1臺PLC及1臺操作站。1#、2#轉(zhuǎn)爐各設(shè)1臺服務(wù)器。轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)配置如<圖一>所示。
控制系統(tǒng)聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)共有四層：1.設(shè)備網(wǎng)（DeviceNet/ProfiBUS）；2.控制網(wǎng)（冗余ControlNet）；3.廠級管理網(wǎng)（EtherNet/IP ）；4.局域網(wǎng)（EtherNet/IP），該網(wǎng)設(shè)置于轉(zhuǎn)爐主控室，以便轉(zhuǎn)爐主控室2座轉(zhuǎn)爐的10臺操作站和服務(wù)器的聯(lián)網(wǎng)使用。
現(xiàn)場設(shè)備聯(lián)接的設(shè)備網(wǎng)有DeviceNet、ProfiBus，如氧槍變頻器、煤氣鼓風(fēng)機(jī)6KV中壓變頻器直接通過設(shè)備網(wǎng)卡與PLC通訊。
所有1#/2#轉(zhuǎn)爐及公用部分PLC、操作站、服務(wù)器之間采用（ControlNet）冗余控制網(wǎng)連為一體，實(shí)現(xiàn)PLC、操作站、服務(wù)器數(shù)據(jù) 共享、實(shí)時(shí)交換。
連鑄機(jī)、精煉爐同轉(zhuǎn)爐一樣，采用獨(dú)立的ControlLogix控制系統(tǒng)。廠級管理網(wǎng)（EtherNet/IP）將轉(zhuǎn)爐、連鑄機(jī)、LF精煉爐控制 系統(tǒng)的服務(wù)器與廠級管理機(jī)、調(diào)度機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)主要生產(chǎn)、能源數(shù)據(jù)相互交換，為廠級管理和調(diào)度人員提供產(chǎn)生調(diào)度、決策數(shù)據(jù)。
轉(zhuǎn)爐各操作站、服務(wù)器采用DELL中高端配置商用計(jì)算機(jī)。服務(wù)器、操作站系統(tǒng)平臺為Windows2000（服務(wù)器/客戶版）。操作站上 位監(jiān)控軟件為RSView32，PLC組態(tài)軟件為RSLogix5000，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件RSLinx(Control Net/DeviceNet)等。轉(zhuǎn)爐本體操作畫面如<圖二>所示。
1#/2#轉(zhuǎn)爐在主控室分別設(shè)置一臺服務(wù)器，服務(wù)器用于網(wǎng)絡(luò)管理、用戶登陸控制，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理、報(bào)表的打印，上位管理網(wǎng)的 通訊、專業(yè)工程師的軟件開發(fā)及維護(hù)使用等。為實(shí)現(xiàn)ERP功能奠定基礎(chǔ)。在生產(chǎn)中服務(wù)器也可作為操作站使用。
2．2．控制系統(tǒng)特點(diǎn)
代表自動(dòng)化發(fā)展新趨勢的新一代ControlLogix控制系統(tǒng)，從傳統(tǒng)單純的PLC和DCS控制轉(zhuǎn)為PLC和DCS融合發(fā)展的方式，是羅克韋爾 自動(dòng)化順應(yīng)這種發(fā)展潮流推出的新一代的控制平臺，Logix控制器平臺是將高速離散控制、過程控制、協(xié)調(diào)傳動(dòng)控制、運(yùn)動(dòng)控制、批次控 制和安全控制融于一體的一個(gè)控制平臺。允許混合使用多個(gè)處理器、多種網(wǎng)絡(luò)和I/O。系統(tǒng)靈活性強(qiáng)、易于集成、模塊化設(shè)計(jì)、開放式結(jié) 構(gòu)，特有的升級固件，使得系統(tǒng)在應(yīng)用中功能強(qiáng)大、安全可靠，而且極大地節(jié)省培訓(xùn)費(fèi)用和工程實(shí)施費(fèi)用。
ControlLogix在宣鋼轉(zhuǎn)爐過程控制中應(yīng)用的技術(shù)，具有下述特點(diǎn)：
1. 控制器：每臺Logix5555控制器最大尋址量128000點(diǎn)DI/O，4000點(diǎn)AI/O及回路。ControlLogix平臺通過背板提供了高速數(shù)據(jù)傳輸。各控制 器能產(chǎn)生(廣播)和使用(接收)系統(tǒng)標(biāo)簽，這種技術(shù)使得多個(gè)控制器共享輸入信息和輸出狀態(tài)，非常實(shí)用?？蛇x用戶內(nèi)存(1.5Mb)。
2. 1756系列智能I/O模塊：I/O模塊種類繁多，可拆卸端子，具有帶電拔插、分變則報(bào)(COS)、自診斷、時(shí)間標(biāo)記、模塊標(biāo)識、閃存升級、電 子保險(xiǎn)、單獨(dú)隔離等功能。模塊廣播數(shù)據(jù)的速率可設(shè)定。1756-HSC高速計(jì)數(shù)模塊(4通道)每2ms就能更新數(shù)據(jù)，效率高。
3. 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置：網(wǎng)絡(luò)分層、分工明確、安全可靠。控制網(wǎng)ControlNet冗余、開放、高速、實(shí)時(shí)、對等傳送數(shù)據(jù)信息，ControlNet能夠可靠預(yù) 測數(shù)據(jù)何時(shí)發(fā)送，具有高度的確定性。設(shè)備網(wǎng)DevicelNet，是一種開放式的底層通用網(wǎng)絡(luò)，基于標(biāo)準(zhǔn)的CAN技術(shù)，具有互操作性。成本及 維護(hù)費(fèi)用低。
4. 羅克韋爾軟件：是羅克韋爾自動(dòng)化公司自行開發(fā)推出的產(chǎn)品，具有世界工業(yè)界領(lǐng)先的水平。RSLogix5000梯形圖編程軟件包，有靈活易用 的編輯功能、通用的操作畫面、診斷和糾錯(cuò)工具。RSView32是高度集成、基于組件的人機(jī)界面，發(fā)揮微軟領(lǐng)先技術(shù)優(yōu)勢的監(jiān)控軟件，其 開放性與第三方程序有高度兼容性。RSLinx為現(xiàn)場設(shè)備連接羅克韋爾自動(dòng)化產(chǎn)品的通訊軟件，界面友好、功能強(qiáng)大，支持不同網(wǎng)絡(luò)上的 設(shè)備通訊。
2．3．控制系統(tǒng)主要功能及效果
控制系統(tǒng)完成1#/2#轉(zhuǎn)爐本體、散狀加料、汽化冷卻、煙氣凈化及公用部分、煤氣鼓風(fēng)機(jī)房、煤氣回收輸配等工藝的生產(chǎn)參數(shù)的 在線檢測、數(shù)據(jù)處理運(yùn)算、顯示、存儲(chǔ)、管理、控制輸出、報(bào)表打印、記錄操作過程等功能。程序全自動(dòng)時(shí)，設(shè)備由計(jì)算機(jī)控制，操作 人員可通過人機(jī)對話修改設(shè)定值、可直接控制設(shè)備運(yùn)行。
轉(zhuǎn)爐頂吹氧槍及介質(zhì)控制、轉(zhuǎn)爐低吹數(shù)?？刂?、轉(zhuǎn)爐散狀加料控制、二文喉口開度調(diào)節(jié)、汽包液位調(diào)節(jié)等全自動(dòng)控制等在任何轉(zhuǎn) 爐生產(chǎn)車間都是較難控制的工藝對象，而宣鋼轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)，加以獨(dú)特的程序處理，這些工藝對象控制得非常理想，其中轉(zhuǎn)爐頂/底吹氣 體壓力或流量可以控制在設(shè)定值的3%以內(nèi)，轉(zhuǎn)爐喉口差壓可以控制在6Pa以內(nèi)，這些數(shù)據(jù)與兄弟單位相比，處于領(lǐng)先地位。
三、應(yīng)用推廣
先進(jìn)的控制系統(tǒng)是一個(gè)現(xiàn)代化工廠的標(biāo)志，對于企業(yè)有著深遠(yuǎn)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。ControlLogix系統(tǒng)在宣鋼轉(zhuǎn)爐及整個(gè)煉鋼 車間的成功使用，不論生產(chǎn)測控，還是廠級生產(chǎn)調(diào)度管理，都達(dá)到史無前例的水平。為宣鋼節(jié)約了能源、降低了成本、減少了操作人員 ，提高了生產(chǎn)的安全性，提高了產(chǎn)品的合格率、生產(chǎn)率。煉鋼車間自2002年5月18日投產(chǎn)后，一個(gè)星期即達(dá)產(chǎn)。半年的生產(chǎn)時(shí)間，使宣鋼 創(chuàng)下了前所未有的歷史產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)與甲方領(lǐng)導(dǎo)交流，估計(jì)由控制系統(tǒng)良好使用帶來的效益每月至少增加200萬元(人民幣)。
“盡管許多自動(dòng)化公司都聲稱能夠向客戶提供自動(dòng)化設(shè)備及解決方案，但我們認(rèn)為只有羅克韋爾自動(dòng)化公司和及其代理商雄越公 司做得最好！”宣鋼煉鋼廠自動(dòng)化車間樊主任說：“他們有先進(jìn)的產(chǎn)品技術(shù)、雄厚的技術(shù)力量、良好的售后服務(wù)，我們與他們合作是最 佳的選擇，在未來的項(xiàng)目中我們將繼續(xù)采用他們的產(chǎn)品技術(shù)。”
宣鋼80噸轉(zhuǎn)爐的投產(chǎn)，尤其是控制系統(tǒng)，成為了兄弟單位參觀學(xué)習(xí)的樣例工程。山東青島鋼廠(80t轉(zhuǎn)爐)、珠?；浽ＸS鋼廠 (2x65t轉(zhuǎn)爐)、承德鋼廠(3x100t轉(zhuǎn)爐)等單位在考查完宣鋼80噸轉(zhuǎn)爐項(xiàng)目后，已確定煉鋼車間控制系統(tǒng)全部采用ControlLogix，項(xiàng)目正在 實(shí)施中，在不久的明年我們又可以看到更多的ControlLogix系統(tǒng)在煉鋼車間的成功應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
[1] ControlLogix選型指南
作者簡介：
杜成業(yè)，包頭鋼鐵設(shè)計(jì)研究院自動(dòng)化所工作，高級工程師，從事工業(yè)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)、開發(fā)工作。宣鋼轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)三電編程、調(diào) 試項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。
蘭波，包頭鋼鐵設(shè)計(jì)研究院自動(dòng)化所工作，高級工程師，從事電氣自動(dòng)化的設(shè)計(jì)、開發(fā)工作。宣鋼轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)電氣專業(yè)編程、 調(diào)試負(fù)責(zé)人。
