［摘 要］介紹了濟(jì)鋼120t轉(zhuǎn)爐自動(dòng)上料系統(tǒng)改造后的工藝流程，系統(tǒng)硬件、軟件構(gòu)成以及網(wǎng)絡(luò)配置、通信、數(shù)據(jù)共享等功能。該系統(tǒng)改造后，完成了2，3號(hào)120t轉(zhuǎn)爐輔原料及鐵合金上料系統(tǒng)工藝設(shè)備的電氣控制和儀表控制，其設(shè)備的集中監(jiān)視與操作通過(guò)HMI上的CRT畫面進(jìn)行。 0 引言 　　濟(jì)南鋼鐵股份有限公司2，3號(hào)轉(zhuǎn)爐煉鋼工程是在原先預(yù)留的位置新建120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐。輔原料和鐵合金供料系統(tǒng)主要是供給轉(zhuǎn)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(tǒng)由已有的上料系統(tǒng)延伸到2，3號(hào)120t轉(zhuǎn)爐供料系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，提高了控制精度，增強(qiáng)了可靠性，并簡(jiǎn)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(tǒng)（A系統(tǒng)）由輔原料高位料倉(cāng)上料系統(tǒng)（A1系統(tǒng)——原有系統(tǒng)延伸），鐵合金中位料倉(cāng)上料系統(tǒng)（A2系統(tǒng)——原有系統(tǒng)延伸），鐵合金爐后料倉(cāng)上料系統(tǒng)（A3系統(tǒng)——原有系統(tǒng)延伸），1號(hào)精煉高位料倉(cāng)上料系統(tǒng)（A4系統(tǒng)——原有系統(tǒng)），2號(hào)精煉高位料倉(cāng)上料系統(tǒng)（A5系統(tǒng)）共5個(gè)部分組成。工藝流程如圖1所示。 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2．1 硬件配置 　　系統(tǒng)采用適合控制距離較遠(yuǎn)和分散對(duì)象的Quantum系列控制平臺(tái)，以PLC作為基礎(chǔ)級(jí)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行計(jì)劃設(shè)定、聯(lián)鎖控制；以工業(yè)微機(jī)作為監(jiān)控管理級(jí)。自動(dòng)控制系統(tǒng)采用集中/分布式結(jié)構(gòu)，由1套Quanrum控制器CPU53414和3臺(tái)工業(yè)微機(jī)監(jiān)控站構(gòu)成集散控制系統(tǒng)。Quantum控制器數(shù)據(jù)處理速度達(dá)0.09～0.45Kb/ms，采用RIO擴(kuò)展方式，通過(guò)同軸電纜把本地主機(jī)（CPU）與遠(yuǎn)程I/O站相連，采用MB＋網(wǎng)，將一系列TSX Momentum連接在CPU處理器上，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集及控制。采用環(huán)形以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)PLC之間及PLC與監(jiān)控管理器之間的數(shù)據(jù)互鎖、數(shù)據(jù)采集和控制。監(jiān)控站與服務(wù)器之間采用TEP/IP協(xié)議傳輸。 　　新增控制設(shè)備的配置：輔原料及鐵合金上料PLC的IP地址為已有系統(tǒng)的IP地址，另在遠(yuǎn)程機(jī)架上增加2塊數(shù)字量輸入模塊DDI、2塊數(shù)字量輸出模塊DDO。并在主機(jī)架上插入3塊Profibus-DP通信模塊CRP，通過(guò)通信模板與現(xiàn)場(chǎng)I/O通信設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總線的連接，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備由Turck公司現(xiàn)場(chǎng)總線模塊所構(gòu)成，其硬件系統(tǒng)配置見(jiàn)圖2。 2．2軟件配置 2．2．1 控制軟件 　　系統(tǒng)采用的Concept2.5編程軟件，是基于Windows2000操作環(huán)境下的編程工具，它含有全部的IEC-1131規(guī)定的編程語(yǔ)言；用戶可創(chuàng)建自己的函數(shù)塊，并可重復(fù)使用；內(nèi)置的模擬仿真調(diào)試器可離線仿真，加快應(yīng)用軟件的開發(fā)和調(diào)試；提供多達(dá)7層的軟件存取保護(hù)，防止非法訪問(wèn)，安全、可靠；具有強(qiáng)大的在線幫助功能，界面友好，信息量大，極大地方便了應(yīng)用開發(fā)人員的使用。運(yùn)用梯形邏輯ID控制及功能塊FBD相結(jié)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(shí)隨時(shí)調(diào)用。系統(tǒng)定義的DFB塊有：打滑檢測(cè)、跑偏檢測(cè)、卸料小車定位、電液推桿起停、啟動(dòng)始點(diǎn)-終點(diǎn)判斷、設(shè)備啟動(dòng)遲滯檢測(cè)、清料時(shí)間計(jì)算。 　　當(dāng)料倉(cāng)出現(xiàn)低料位或操作員認(rèn)為需要上料時(shí)，選擇流程及料倉(cāng)設(shè)定值，卸料小車自動(dòng)定位，電液推桿自動(dòng)打到相應(yīng)的料倉(cāng)，再沿逆料流方向依次啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備，開始上料。若出現(xiàn)高料位則停止相應(yīng)的電振，帶式輸送機(jī)依然運(yùn)行，由操作工自行處理；若出現(xiàn)超高料位時(shí)則停止所有設(shè)備；當(dāng)其中某一設(shè)備有故障時(shí)立即停止所有設(shè)備，經(jīng)過(guò)清料延時(shí)后依次停止上游設(shè)備。當(dāng)皮帶的累積值等于設(shè)定值時(shí)會(huì)自動(dòng)停止正在運(yùn)行的振動(dòng)給料機(jī)，當(dāng)有更換料種或流程切換時(shí)，停止非公共設(shè)備，清料延時(shí)后，卸料小車自動(dòng)定位，電液推桿自動(dòng)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的料倉(cāng)。 2．2．2 監(jiān)控軟件 　　該系統(tǒng)設(shè)有兩個(gè)操作站，一個(gè)設(shè)在地下料倉(cāng)操作室，采用Vijelook軟件開發(fā)平臺(tái)；另外一個(gè)設(shè)在轉(zhuǎn)爐主控室，采用Monitor ProV7軟件開發(fā)平臺(tái)。Vijelook軟件是單機(jī)版，它通過(guò)交換機(jī)直接與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；Monitor ProV7軟件是網(wǎng)絡(luò)版，它工作在普通的PC機(jī)上，運(yùn)行于Windows 2000或XP上。網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大，采用Client/Server結(jié)構(gòu)，即本客戶端的數(shù)據(jù)顯示、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控與操作標(biāo)簽均在服務(wù)器端建立，CRT操作均通過(guò)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到PLC，以完成對(duì)生產(chǎn)過(guò)程設(shè)備的操作與監(jiān)控，它包括兩大部分：畫面（HMI）部分和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（RTDB）部分。 　　該系統(tǒng)兩個(gè)操作站的使用權(quán)通過(guò)操作權(quán)限來(lái)選擇，當(dāng)操作工選擇地下料倉(cāng)操作時(shí)，主控室操作站只能監(jiān)控，操作權(quán)限被自動(dòng)封鎖；當(dāng)選擇主控室操作時(shí)地下料倉(cāng)只能監(jiān)控，操作權(quán)限被自動(dòng)封鎖。兩個(gè)操作站具有同等的監(jiān)控功能。 （1）登錄身份及權(quán)限保護(hù)。HMI畫面設(shè)有登錄、退出、幫助、診斷按鈕，并賦予不同人員不同的操作級(jí)別。系統(tǒng)工程師的權(quán)限最大，可以修改、組態(tài)、退出系統(tǒng)。操作人員的權(quán)限相對(duì)較小，僅能操作瀏覽主要的操作畫面。維護(hù)工程師可以對(duì)某些電氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行修改、瀏覽故障分析畫面，但不能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)和修改用戶權(quán)限。 （2）實(shí)現(xiàn)主控室對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控和檢測(cè)。上位機(jī)監(jiān)控操作畫面充分利用了MP7特有的動(dòng)態(tài)圖形編輯功能（標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)圖形編輯功能、高級(jí)動(dòng)態(tài)圖形編輯功能），完成CRT操作、過(guò)程值顯示、報(bào)警等。為了維護(hù)操作的需要，編輯了任務(wù)狀態(tài)顯示畫面、實(shí)時(shí)趨勢(shì)顯示畫面、歷史趨勢(shì)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(jiǎn)單、快捷，為全線自動(dòng)化煉鋼提供了有利條件。 （3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在線診斷、報(bào)警功能。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，提醒用戶及時(shí)處理。重要設(shè)備都設(shè)有報(bào)警監(jiān)控功能，并對(duì)產(chǎn)生報(bào)警的設(shè)備進(jìn)行在線分析，查出故障原因后，在HMI上動(dòng)態(tài)閃爍，提醒用戶及時(shí)處理，系統(tǒng)自動(dòng)記錄近期設(shè)備的所有報(bào)警信息。 （4）歷史數(shù)據(jù)記錄及趨勢(shì)分析。 3 主要功能 （1）跟蹤功能。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)跟蹤轉(zhuǎn)爐上料的作業(yè)狀態(tài)信息，在特定時(shí)刻啟動(dòng)相應(yīng)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)爐上料生產(chǎn)的各種控制和管理功能。 （2）故障診斷功能。網(wǎng)絡(luò)故障診斷基于本網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的復(fù)雜性及安全性，在OPC Server終端上建立了網(wǎng)絡(luò)故障診斷畫面，以檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障（如數(shù)據(jù)庫(kù)故障、ODBC接口故障、EDI（External Device Interface）故障等），并能及時(shí)給予排除。為了保證網(wǎng)絡(luò)的安全，拒絕非法用戶登錄和破壞，在L1級(jí)系統(tǒng)主畫面上增加了授權(quán)訪問(wèn)控制，即網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)控制必須由用戶進(jìn)行身份登錄，通過(guò)口令控制賦予不同用戶不同的權(quán)利。另外系統(tǒng)中還安裝了防火墻軟件和Norton高效殺毒軟件，以防范計(jì)算機(jī)病毒的侵犯。為了操作人員操作方便，每個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的HMI上建有控制設(shè)備故障診斷畫面，以便控制設(shè)備出現(xiàn)的各種故障，如：皮帶機(jī)跑偏檢測(cè)、皮帶機(jī)打滑檢測(cè)、設(shè)備啟動(dòng)遲滯判斷、卸料小車移動(dòng)超時(shí)判斷等。 （3）控制方式。120t轉(zhuǎn)爐自動(dòng)上料過(guò)程控制系統(tǒng)的控制方式分為CRT自動(dòng)、CRT手動(dòng)、非常手動(dòng)、機(jī)旁手動(dòng)等4種操作方式。1）CRT自動(dòng)。此種操作方式是當(dāng)操作控制條件和工藝及設(shè)備連鎖條件成立時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成一個(gè)工藝過(guò)程的控制（或動(dòng)作）的操作方式。例如，當(dāng)選定的某流程的設(shè)備啟動(dòng)/運(yùn)行條件成立時(shí)，控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)地依次啟動(dòng)/運(yùn)行相關(guān)設(shè)備。2）CRT手動(dòng)。此種操作方式是當(dāng)操作控制條件和設(shè)備連鎖條件成立時(shí)，人工依照工藝順序分別對(duì)設(shè)備進(jìn)行各種操作（如啟動(dòng)膠帶輸送機(jī)、卸料車等）的單機(jī)操作方式。3）非常手動(dòng)。操作工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在集中控制室內(nèi)操作，只有基本的故障聯(lián)鎖，沒(méi)有設(shè)備聯(lián)鎖，主要用于工程師調(diào)試。4）機(jī)旁手動(dòng)。根據(jù)工藝要求在機(jī)旁人工操作，進(jìn)行單機(jī)設(shè)備檢修和調(diào)試時(shí)使用。 （4）卸料小車自動(dòng)定位。操作工選擇料倉(cāng)后，程序自動(dòng)進(jìn)行始點(diǎn)-終點(diǎn)判斷，判定正確后，卸料小車自動(dòng)運(yùn)行到位，電液推桿打到相應(yīng)的料倉(cāng)。 4 關(guān)鍵技術(shù) 　　120t轉(zhuǎn)爐自動(dòng)上料系統(tǒng)的上位監(jiān)控和服務(wù)器應(yīng)用OPC（OLE for Process Control）界面進(jìn)行通信。作為Client/Server結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)爐主控室上位機(jī)的數(shù)據(jù)通過(guò)服務(wù)器采集并發(fā)至轉(zhuǎn)爐上料工作站，工作站的指令也先發(fā)往此服務(wù)器再傳至PLC系統(tǒng)。HMI上數(shù)據(jù)顯示，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控標(biāo)簽均在服務(wù)器端建立，CRT操作也均通過(guò)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到PLC，以完成對(duì)生產(chǎn)過(guò)程設(shè)備的操作與監(jiān)控。服務(wù)器放置SQL7.0大型數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)ODBC接口與MP7實(shí)現(xiàn)連接，完成對(duì)歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。通信原理如圖3所示。 5 結(jié)束語(yǔ) 　　濟(jì)鋼120t轉(zhuǎn)爐自動(dòng)上料系統(tǒng)自2005年3月改造投產(chǎn)運(yùn)行后，每日上料1300多t，比原來(lái)多了2～3倍，卻沒(méi)有增加定員，并且新增設(shè)備也很少，從而降低了生產(chǎn)投入。A5系統(tǒng)為鐵合金（Si、Mn、Pe）上料系統(tǒng)，此系統(tǒng)投入后，為濟(jì)鋼冶煉多品種鋼提供了先決條件。 轉(zhuǎn)自：冶金自動(dòng)化