摘要:主要介紹了濟(jì)鋼第三煉鋼廠連鑄機(jī)過(guò)程監(jiān)控自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)成特點(diǎn)及應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的控制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理等。
關(guān)鍵詞:連鑄機(jī) 監(jiān)控 總線
The Application of The process monitor and control system in the CCM
Kong Decai Yin Haifeng
Abstract : The article mainly introduce the characteristic and application about The process monitor and control system of The No.3 Steelmaking Plant of Jinan Iron & Steel Co.,The CCM attains real time data collection and analysis in the work peocess.
Key word: CCM Monitor bus
0 前言
濟(jì)鋼三煉鋼板坯連鑄機(jī)工程是濟(jì)鋼“十五”發(fā)展的重點(diǎn)工程項(xiàng)目，其自動(dòng)化控制技術(shù)已達(dá)世界先引水平。濟(jì)鋼三煉鋼板坯連鑄機(jī)工程基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)配置，采用德國(guó)SIEMENS 公司的S7系列產(chǎn)品組成儀控合一的基礎(chǔ)自動(dòng)化控制級(jí)，用于主PLC與從PLC之間相互通訊使之現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備正常運(yùn)行的媒介——PROFIBUS總線。
1 概述
第三煉鋼廠鑄機(jī)系統(tǒng)由澳鋼聯(lián)設(shè)計(jì)，軟硬件均采用德國(guó)SIEMENS產(chǎn)品，自動(dòng)化程度處世界領(lǐng)先水平。該系統(tǒng)在自動(dòng)化控制方面分為L(zhǎng)1（基礎(chǔ)控制），L2（過(guò)程控制）兩級(jí)控制，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上利用各種專(zhuān)用PLC通信處理器構(gòu)成不同應(yīng)用不同層次PLC網(wǎng)絡(luò),采用PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線控制構(gòu)成PLC網(wǎng)絡(luò),可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控和在線編程PLC主要采用S7-300、 S7-400及C7系列作為主站，遠(yuǎn)程I/O、變頻器等智能單元作為從站，主站與從站采用現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS_DP與從站進(jìn)行通訊。同時(shí)，為了滿足各主PLC、各單體設(shè)備之間數(shù)據(jù)的傳輸，一級(jí)系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)采用Siemens工業(yè)以太網(wǎng)，TCP/IP開(kāi)放協(xié)議，光纜介質(zhì)，通信速率 10Mb/s,采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)行信息的交換。
2 系統(tǒng)組成
2.1 硬件配置
濟(jì)鋼三煉鋼連鑄機(jī)的電氣設(shè)備采用德國(guó)SIEMENS公司產(chǎn)品，包括PLC、數(shù)字傳動(dòng)裝置等。該連鑄機(jī)控制系統(tǒng)由18套PLC、4臺(tái)計(jì)算機(jī)操作站、2臺(tái)計(jì)算機(jī)服務(wù)器以及遠(yuǎn)程I/O組成。整個(gè)過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)底層為遠(yuǎn)程I/O，負(fù)責(zé)對(duì)分布的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控；通過(guò)以太網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)各PLC系統(tǒng)間的可靠通訊，通過(guò)服務(wù)器與管理網(wǎng)絡(luò)連接以實(shí)現(xiàn)管控一體化，可實(shí)現(xiàn)與轉(zhuǎn)爐、精煉、外圍、質(zhì)檢分析等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。其中，1臺(tái)PLC用于公用系統(tǒng)的檢測(cè)和控制，1臺(tái)PLC用于鑄流系統(tǒng)的檢測(cè)和控制，1臺(tái)PLC用于拉矯系統(tǒng)的檢測(cè)和控制， 1臺(tái)PLC用于儀表系統(tǒng)的檢測(cè)和控制, 1臺(tái)PLC用于輥道系統(tǒng)的檢測(cè)和控制, 1臺(tái)PLC用于結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)的檢測(cè)和控制, 1臺(tái)PLC用于結(jié)晶器振動(dòng)系統(tǒng)的檢測(cè)和控制, 2臺(tái)用于結(jié)晶器液位系統(tǒng)的檢測(cè)和控制3臺(tái)用于液壓系統(tǒng)的檢測(cè)和控制，2臺(tái)用于潤(rùn)滑系統(tǒng)的檢測(cè)和控制，2臺(tái)用于一次、二次火焰切割機(jī)的檢測(cè)和控制， 1臺(tái)用于鑄坯打號(hào)機(jī)的檢測(cè)和控制、1臺(tái)用于去毛刺的機(jī)檢測(cè)和控制。設(shè)置了4臺(tái)彩色智能人機(jī)接口，分別放在主操作室和出坯操作室，對(duì)連鑄機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視和操作，并打印報(bào)警事件。配有一臺(tái)1.5級(jí)計(jì)算機(jī)，用于生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、歷史數(shù)據(jù)存放、趨勢(shì)顯示、報(bào)表及打印等。其配置與HMI基本相同。
2.2 系統(tǒng)功能
連鑄機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)采取“三電一體化”的設(shè)計(jì)思想，采用德國(guó)Siemens公司現(xiàn)在的最新高性能的PLC產(chǎn)品S7-400系列，該模塊上有以太網(wǎng)接口、MPI接口、遠(yuǎn)程I/O接口、串行口等，可根據(jù)不同的需要，串入不同的通信網(wǎng)絡(luò)。S7-400內(nèi)存大，運(yùn)算速度快，
處理大量開(kāi)關(guān)量信號(hào)外，還可以快速處理模擬信號(hào)。因此在設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)時(shí)，將電控和儀控信號(hào)均納入PLC，充分、合理地共享硬件和軟件資源。通過(guò)檢測(cè)儀表、現(xiàn)場(chǎng)限位等采集工藝生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)過(guò)程回路和電氣設(shè)備的順序控制。計(jì)算機(jī)過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)主要完成對(duì)澆鑄平臺(tái)、拉矯、ASTC、結(jié)晶器調(diào)寬與振動(dòng)、二冷配水、后部輥道自動(dòng)監(jiān)控。
電氣設(shè)備的檢測(cè)與控制主要由PLC系統(tǒng)完成，電氣開(kāi)關(guān)量及模擬量全部進(jìn)PLC,包括拉矯機(jī)、引錠系統(tǒng)、結(jié)晶器調(diào)寬與振動(dòng)、結(jié)晶器液位、輥道系統(tǒng)、液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)等。監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到的限位開(kāi)關(guān)、接觸器、光電開(kāi)關(guān)的信號(hào)和儀表的檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行連鎖控制。
計(jì)算機(jī)操作站通過(guò)以太網(wǎng)和遠(yuǎn)程I/O網(wǎng)絡(luò)將PLC系統(tǒng)采集的信息集中處理，產(chǎn)生實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)文件、趨勢(shì)文件、報(bào)警記錄文件。主要完成的功能有：（1）操作監(jiān)控：通過(guò)監(jiān)控生產(chǎn)工藝過(guò)程和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)給操作人員提供必要的操作指導(dǎo)，并可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行精確控制。（2）報(bào)警與事件記錄：自動(dòng)記錄故障發(fā)生、恢復(fù)的時(shí)間及關(guān)鍵設(shè)備的操作情況，為故障或事故分析提供可靠依據(jù)。（3）二次冷卻水動(dòng)態(tài)控制：根據(jù)鋼水過(guò)熱度、鋼水成分、等生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)，在線修正二冷水配水模型。（4）曲線回放：實(shí)時(shí)顯示設(shè)備運(yùn)行曲線并自動(dòng)記錄。
儀表檢測(cè)與控制主要對(duì)冷卻水系統(tǒng)的壓力、流量、溫度進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)和開(kāi)斷；實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)晶器鋼水液位，根據(jù)液位高低調(diào)節(jié)拉速。
服務(wù)器主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)管理，包括冶金數(shù)據(jù)庫(kù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)。服務(wù)器采集各操作站數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)按要求進(jìn)行處理后，提供給下一步的過(guò)程控制。
2.3 系統(tǒng)和應(yīng)用軟件
系統(tǒng)軟件采用Microsoft公司的Windows，PLC采用Siemens公司的Step7.0編程軟件；人機(jī)接口采用Siemens公司的Factorylink；1.5級(jí)計(jì)算機(jī)采用Siemens公司的Factorylink和Microsoft公司的Access數(shù)據(jù)庫(kù)軟件；通信采用工業(yè)以太網(wǎng)，通信協(xié)議遵從IEEE800.2和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換DDE。
2.3.1 PLC應(yīng)用程序
包括大包回轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)及升降，大包稱(chēng)重、測(cè)溫，中間罐車(chē)行走和升降，中包稱(chēng)重和中包液位控制，結(jié)晶器液面控制及振動(dòng)，二冷段汽霧冷卻，拉矯機(jī)及壓下控制，輥道控制，鑄坯跟蹤、液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)，定尺切割及鑄坯打印等程序。其自動(dòng)化控制程度高,安全措施連鎖多。
2.3.2 HMI畫(huà)面軟件
根據(jù)工藝要求，設(shè)有主菜單、鑄流概貌、出坯概貌、拉矯機(jī)、結(jié)晶器液面、結(jié)晶器調(diào)寬和振動(dòng)、大包/中包稱(chēng)重、液壓系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行狀態(tài)，PLC狀態(tài)、事故停車(chē)狀態(tài)等近40幅畫(huà)面。操作人員通過(guò)對(duì)HMI的監(jiān)控，可以實(shí)時(shí)觀察到設(shè)備的運(yùn)行狀況。及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理設(shè)備出現(xiàn)的各種事故和隱患。
3 控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
連鑄機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不僅技術(shù)先進(jìn)、實(shí)用可靠、資源共享、易于維護(hù)和維修，而且投資少。在傳動(dòng)裝置方面采用了全數(shù)字矢量變頻調(diào)速，控制精度高，運(yùn)行可靠，與PLC通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS通訊，操作簡(jiǎn)單、靈活。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制劃分,本系統(tǒng)為分散控制系統(tǒng)，但作為遠(yuǎn)程站I/O又是緊湊型的控制系統(tǒng)，這樣就大量減少了電纜，增強(qiáng)了信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性，因此這套用PLC、微機(jī)等組成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)為集中操作、分散控制的系統(tǒng)。
4 應(yīng)用效果
濟(jì)鋼第三煉鋼廠連鑄機(jī)三電一體化的設(shè)計(jì)適應(yīng)了自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)，計(jì)算機(jī)過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于提高連鑄機(jī)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善操作條件，提高勞動(dòng)效率，增加生產(chǎn)效益以及維護(hù)安全生產(chǎn)都起到了積極的作用。
作者簡(jiǎn)介: 孔德才（1976－），男，山東濟(jì)南人 工程師 主要從事PLC及計(jì)算機(jī)控制方面的研究與應(yīng)用工作
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