摘 要：本文詳細(xì)介紹了淄博宏達(dá)鐵廠3#、4#507m3高爐的上料系統(tǒng)、礦槽系統(tǒng)、熱風(fēng)爐系統(tǒng)、高爐本體、煤氣凈化、綜合水泵房全套自動(dòng)化系統(tǒng)，著重?cái)⑹鯣E Fanuc PACSystems RX7i PLC在實(shí)現(xiàn)高爐自動(dòng)化中的解決方案和全面質(zhì)量控制方法。
Abstract ：This application introduced the automation controlling system of hoist system for blast furnace,collecting material system, hot-air furnace, blast-furnace stack，coal gas collecting device, integrated bump device. Emphasize to introduce how to use GE Fanuc PACSystems RX7i in blast furnace solution and total quality control.
關(guān)鍵詞：GE Fanuc PACSystems RX7i; 卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)；三電一體化；全面質(zhì)量控制
Keyword: GE Fanuc PACSystems RX7i；hoist system；Integrated 3-electric-control；TQC
1項(xiàng)目概述
淄博宏達(dá)鐵廠隸屬于淄博宏達(dá)南金兆集團(tuán)公司。3#、4#507高爐是該鐵廠煉鐵項(xiàng)目的二期工程，這兩座高爐投產(chǎn)后，宏達(dá)鐵廠將達(dá)到300萬(wàn)噸的年產(chǎn)量。對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)將帶來(lái)很大的影響，具有深遠(yuǎn)的社會(huì)意義。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)：
2.1、采用三電（EIC）一體化控制，系統(tǒng)采用集散型 PLC實(shí)現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)控制，確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)儀表、電氣及自動(dòng)控制系統(tǒng)的集成控制。；
2.2、PLC之間的通訊采用高效的光纖環(huán)網(wǎng)；上位機(jī)、PLC之間的通訊采用工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，PLC與變頻器之間的通訊采用直連的方式，確保系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性、可靠性、開(kāi)放性、高效性；
2.3、在完成基礎(chǔ)級(jí)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，統(tǒng)一規(guī)劃二級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，預(yù)留與MES系統(tǒng)的通訊接口。同時(shí)在二級(jí)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)初步的管理調(diào)度功能和初步的資源規(guī)劃。
3系統(tǒng)概述：
3.1、淄博宏達(dá)鋼鐵有限公司2×507m3高爐PLC系統(tǒng)由10套單獨(dú)PLC構(gòu)成，按工藝流程分：3#、4#高爐本體系統(tǒng)，稱為PLC31控制系統(tǒng)、PLC41控制系統(tǒng)（本體系統(tǒng)）；3#、4#高爐槽下設(shè)備稱重與爐頂設(shè)備控制系統(tǒng)稱為PLC32系統(tǒng)、PLC42系統(tǒng)（爐頂上料系統(tǒng)）；3#、4#高爐熱風(fēng)爐數(shù)據(jù)采集與閥門(mén)控制系統(tǒng)稱為PLC33系統(tǒng)、PLC43系統(tǒng)（熱風(fēng)爐系統(tǒng)）；煤氣凈化系統(tǒng)稱為PLC5系統(tǒng)（3#、4#高爐共用此系統(tǒng)）、綜合泵房系統(tǒng)稱為PLC6系統(tǒng)（3#、4#高爐共用此系統(tǒng)）。所有PLC控制系統(tǒng)通過(guò)光纖環(huán)網(wǎng)連接在一起。
4控制功能概述
4.1 高爐本體控制部分
4.1.1 實(shí)現(xiàn)高爐本體溫度、流量、冷卻水壓力等檢測(cè)數(shù)據(jù)的報(bào)警功能
例如：溫度報(bào)警，在檢測(cè)超過(guò)某一設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行判斷并進(jìn)行報(bào)警功能，如在監(jiān)控畫(huà)面閃爍或變色。爐身溫度報(bào)警示意圖：
4.1.2 實(shí)現(xiàn)高爐爐頂壓力的手動(dòng)/自動(dòng)調(diào)節(jié)功能
4.1.3 實(shí)現(xiàn)本體參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示、歷史記錄、存檔
對(duì)一些高爐重要數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，顯示，并且根據(jù)用戶的需要進(jìn)行存檔，并可生成趨勢(shì)記錄和參數(shù)報(bào)表。
4.2 高爐槽下上料部分
4.2.1槽下配料功能
高爐槽下設(shè)左右兩側(cè)各4個(gè)燒結(jié)礦石稱量斗和4個(gè)燒結(jié)礦倉(cāng)，右側(cè)還有兩個(gè)雜礦倉(cāng)和1個(gè)雜礦稱量斗，8個(gè)燒結(jié)礦倉(cāng)下都有振動(dòng)篩，篩落小的礦石顆粒，把成品礦下到各自下面的稱量斗里，兩個(gè)雜礦倉(cāng)下都有振動(dòng)給料機(jī)，兩個(gè)雜礦倉(cāng)的礦石經(jīng)振動(dòng)給料機(jī)下到公用雜礦斗中。兩側(cè)的9個(gè)礦石稱量斗的礦石經(jīng)過(guò)稱量后，用膠帶機(jī)運(yùn)送經(jīng)翻板選擇到料坑中的左右2個(gè)大的礦石中間斗中。8個(gè)燒結(jié)礦篩篩除的小礦石顆粒經(jīng)過(guò)碎礦皮帶運(yùn)送到碎礦倉(cāng)，經(jīng)汽車運(yùn)送走。
焦炭設(shè)左右兩個(gè)焦倉(cāng)，倉(cāng)下裝有振動(dòng)篩，焦炭經(jīng)篩分后，篩除小的焦炭顆粒，合格的塊焦，分別直接進(jìn)入料坑內(nèi)的左右焦炭稱量斗，篩出的小碎焦顆粒通過(guò)碎焦皮帶機(jī)系統(tǒng)送入碎焦倉(cāng)貯存，等待外運(yùn)。
槽下控制能夠根據(jù)料單內(nèi)容實(shí)現(xiàn)振篩、給料機(jī)、斗閘門(mén)、翻板、皮帶等的完全自動(dòng)化邏輯控制。并根據(jù)槽下料單的填寫(xiě)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱量補(bǔ)償?shù)扔?jì)算累計(jì)功能：
開(kāi)放式槽下料單設(shè)定；
槽下振篩的自動(dòng)啟停控制；
槽下稱量斗的稱量和排料控制；
槽下翻板皮帶中間斗的運(yùn)轉(zhuǎn)控制；
4.2.2主卷上料功能:
根據(jù)槽下和爐頂程序無(wú)縫鏈接實(shí)現(xiàn)對(duì)料車的上行下行的自動(dòng)控制，并能夠進(jìn)行完全手動(dòng)操作，能夠?qū)λ衫K、過(guò)卷等故障做出緊急反應(yīng)，保障料車的安全運(yùn)行。
其主要實(shí)現(xiàn)的功能如下：
料車機(jī)旁/集中/計(jì)算機(jī)操作
料車的行走曲線控制
卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)故障保護(hù)系統(tǒng)
高爐爐頂自動(dòng)布料
高爐爐頂探尺運(yùn)轉(zhuǎn)控制
高爐料罐自動(dòng)裝料過(guò)程
開(kāi)放式高爐爐頂料單
4.3熱風(fēng)爐系統(tǒng)
PLC控制系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)三座熱風(fēng)爐的燃燒、燜爐、送風(fēng)等三個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，以及實(shí)現(xiàn)三座熱風(fēng)爐狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的相互聯(lián)鎖。保障熱風(fēng)爐的送風(fēng)溫度和風(fēng)量，促進(jìn)高爐煉鐵的順利進(jìn)行。
4.3.1閥門(mén)控制關(guān)系及聯(lián)鎖
熱風(fēng)爐的工作狀態(tài)有燃燒、燜爐、送風(fēng)三種狀態(tài)，狀態(tài)的轉(zhuǎn)換靠控制各閥門(mén)的動(dòng)作，其受控閥門(mén)及三種狀態(tài)對(duì)應(yīng)的閥門(mén)狀態(tài)符合工藝要求。
4.3.2工作制度
熱風(fēng)爐有以下三種工作制：兩燒一送，兩送一燒，一燒一送，詳見(jiàn)下圖。
兩燒一送工作制
兩送一燒工作制
一送一燒工作制
Ⅹ－－-送風(fēng) Ο－－-燃燒 空格－－-燜爐
兩燒一送及兩送一燒工作制為熱風(fēng)爐正常工作制，這種工作制換爐次數(shù)少， 從而風(fēng)量及風(fēng)溫穩(wěn)定；一燒一送工作制為非正常工作制，換爐頻繁，容易造成風(fēng)量及風(fēng)溫波動(dòng)，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)盡量采用正常工作制。無(wú)論是正常工作制或非正常工作制在發(fā)出送風(fēng)換爐時(shí)，操作上必須先將燃燒的熱風(fēng)爐轉(zhuǎn)送風(fēng)后，才能將送風(fēng)的熱風(fēng)爐轉(zhuǎn)燃燒。注:送風(fēng)與燃燒之間的轉(zhuǎn)換均須先轉(zhuǎn)燜爐。
一般采取兩燒一送的模式。
4.3.3綜合功能
實(shí)現(xiàn)三座熱風(fēng)爐的相互聯(lián)鎖，促進(jìn)高爐的穩(wěn)定生產(chǎn)，主要是冷風(fēng)聯(lián)鎖功能。并通過(guò)工藝參數(shù)的設(shè)定，保障熱風(fēng)爐燃燒制度的實(shí)現(xiàn)。
實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐狀態(tài)轉(zhuǎn)換的閥門(mén)聯(lián)鎖和自動(dòng)開(kāi)關(guān)，達(dá)到能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)手動(dòng)/半自動(dòng)換爐的目的，在設(shè)備條件、工藝調(diào)件達(dá)到要求的時(shí)候能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)換爐。
對(duì)煤氣總管壓力調(diào)節(jié)閥、空氣總管壓力調(diào)節(jié)閥、煤氣支管調(diào)節(jié)閥、空氣支管調(diào)節(jié)閥能夠進(jìn)行計(jì)算機(jī)手動(dòng)操作，在設(shè)備條件達(dá)到的情況下，能夠進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。
對(duì)一些重要的參數(shù)實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。比如煤氣總管壓力、空氣總管壓力、拱頂溫度、煙道溫度等。對(duì)拱頂溫度、煙道溫度、煤氣總管壓力、空氣總管壓力等重要參數(shù)有實(shí)時(shí)和歷史的趨勢(shì)顯示，并實(shí)現(xiàn)重要參數(shù)的報(bào)表打印。
4.4 全面質(zhì)量控制
全面質(zhì)量管理的首要目標(biāo)是滿足客戶的要求，最好的不一定是最適合的。為實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程，我們以不斷的優(yōu)化和更改高爐控制過(guò)程為基本方法，充分協(xié)調(diào)包括設(shè)備、人員、材料在內(nèi)的各種資源，采用整體協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)思想來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
5、技術(shù)解決方案
5.1、解決方案
根據(jù)我公司高爐施工經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合宏達(dá)集團(tuán)要求擬整套控制系統(tǒng)采用美國(guó)GE公司新推出的PAC RX7i系列控制器和高速現(xiàn)場(chǎng)總線以及分布式I/O模塊，技術(shù)解決方案如下：
采用美國(guó)GE公司PAC RX7i系列CPE010，通過(guò)高速現(xiàn)場(chǎng)總線GENIUS總線實(shí)現(xiàn)與分布式VersaMax模塊連接。PLC系統(tǒng)I/O余量不小于15% 。以高爐本體為例：見(jiàn)附表一。
5.2、主機(jī)架（主站）選型如下：
5.2.1、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架：（型號(hào)IC698CHS017）17槽，后安裝，支持早期90-70產(chǎn)品，保護(hù)用戶
投資；
5.2.2、CPU模塊：（型號(hào)IC698CPE010）10M內(nèi)存，INTEL 賽揚(yáng)處理器，運(yùn)行速度300MHZ，100 MHZ內(nèi)存總線，內(nèi)建10/100M以太網(wǎng)接口和3個(gè)串行接口用于系統(tǒng)診斷；
5.2.3、電源模塊：（型號(hào)IC698PSA100），寬電壓適應(yīng)（90-260V），大容量，具有過(guò)壓過(guò)
流保護(hù)；
5.2.4、機(jī)架風(fēng)扇組件：（型號(hào)IC697ACC724）用于機(jī)架系統(tǒng)散熱；
5.2.5、后備鋰電池：（型號(hào)IC698ACC701）在系統(tǒng)斷電情況下可使用6個(gè)月；
5.2.6、智能總線控制器GBC：（型號(hào)IC697BEM731）用于和分布式I/O模塊通訊，支持32個(gè)從站，通訊距離遠(yuǎn)，最大可達(dá)2300米，支持冗余總線；
5.3、分布式I/O模塊（從站）選自選型配置如下：
5.3.1、電源模塊：（型號(hào)IC200PWR102）具有短路和過(guò)載保護(hù)，既能做主供電電源，也能作為輔助供電電源；
5.3.2、網(wǎng)絡(luò)接口單元：（型號(hào) IC200GBI001）用于從站和主站之間的通訊，支持網(wǎng)絡(luò)冗余，端子連接；
5.3.3、模塊底座：（型號(hào)IC200CHS022）緊湊式盒式接線端子I/0底座；
5.3.4、通訊模塊底座：（型號(hào)IC200CHS006）為現(xiàn)場(chǎng)總線通訊模塊提供機(jī)架，底板通訊；
5.3.5、開(kāi)關(guān)量輸入模塊：（型號(hào)IC200MDL650/241）32/16點(diǎn)輸入，支持帶電熱插拔，每回路均有LED指示燈，同時(shí)還有顯示模塊本身電源狀態(tài)和外部電源狀態(tài)的指示燈；
5.3.6開(kāi)關(guān)量輸出模塊：（型號(hào)IC200MDL742）32點(diǎn)晶體管輸出，支持帶電熱插拔，響應(yīng)時(shí)間短，16點(diǎn)一組，2組隔離；
5.3.7模擬量輸入模塊：（型號(hào)IC200ALG230）4點(diǎn)輸入，12位分辨率，支持帶電熱插拔；
5.3.8模擬量輸出模塊：（型號(hào)IC200ALG320
