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萊鋼集團股份公司所屬煉鋼廠(chǎng)是該公司支柱單位，應生產(chǎn)要求，對原煤氣回收自控系統進(jìn)行改造，原有的煤氣回收自控系統于1998年投運，采用德國siemens公司的s5 plc系統，上位機采用研華ipc—610（p166），mmi系統采用fix dmacs監控軟件，并采用以同軸電纜為介質(zhì)，基于tf協(xié)議的sinec h1的以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò )如圖1所示。 原系統逐漸暴露出越來(lái)越多的問(wèn)題，主要突出在以下幾個(gè)方面: （1） 無(wú)法滿(mǎn)足硬件和軟件擴容的需要; （2） 備品備件陳舊，供貨困難; （3） 網(wǎng)絡(luò )設計為環(huán)狀結構，維護難度大; （4） 編程環(huán)境基于dos，無(wú)法與高級監控平臺接口。 2 系統介紹 此次系統改造除考慮將plc升級之外，還要將環(huán)狀網(wǎng)絡(luò )改為星狀結構，用profibus-dp現場(chǎng)總線(xiàn)�？刂品绞讲捎矛F場(chǎng)總線(xiàn)控制方式適于轉爐煤氣回收現場(chǎng)分散的控制設備性以及惡劣的現場(chǎng)環(huán)境。 plc采用siemens公司s7-300，監控站采用研華piii系列。plc與上位機則采用了基于tcp/ip協(xié)議、星型拓撲結構的以太網(wǎng)通訊方式。星型連接的拓撲結構使得網(wǎng)絡(luò )的可靠性、擴充性更強;由于網(wǎng)絡(luò )走線(xiàn)距離長(cháng)，通訊介質(zhì)采用光纜，可以最高支持100mbps的通訊速率、幾十公里超長(cháng)的傳輸距離、很強的抗干擾能力以及極低的誤碼率。為了能夠適應惡劣的工業(yè)環(huán)境，采用了turck公司功能防護等級高的pdp、sdpb系列i/o模塊作為遠程站進(jìn)行現場(chǎng)設備的信號采集。turck遠程模塊具有高防護等級、保護能力以及完善的診斷功能，非常適合用于條件差的現場(chǎng)，降低了維護成本，改造方案如圖2所示。 （1） plc配置 支持profibus-dp總線(xiàn)協(xié)議的cpu 315-2 dp 1塊、支持tcp/ip通訊協(xié)議的cp 343-1 1塊、ps 307（考慮到主機架模塊的背板電流消耗較小，電源模塊容量選擇為5a） 1塊、32點(diǎn)24v di模板3塊、32點(diǎn)24v do模板2塊、8路ai模板1塊。 爐前控制采用bl20，pdp、sdpb系列i/o模塊則用于現場(chǎng)控制。 （2） turck系統硬件配置為: （a） 現場(chǎng)控制: 4路ai模塊（sdpb-40a-0007）21塊、4路rtd模塊（sdpb-40a-0009）11塊、16點(diǎn)di（pdp-im16-0002）3塊、8點(diǎn)do（pdp-om8-0004，2a）4塊。 （b） 爐前控制: 3座轉爐爐前控制系統的硬件配置相同，均為: profibus-dp耦合器（bl20-gw-pbdp-12mb，12mbps）1塊、總線(xiàn)電源模塊（bl20-br-24vdc-d）1塊、32點(diǎn)di模板（bl20-32di-24vdc-p）1塊、輸出模板供電模塊（bl20-pf-24vdc-d）1塊、16點(diǎn)do模板（bl20-16do-24vdc-0.5a-p，0.5a）1塊。 （3）上位機則全部采用高性能的臺灣研華工控機ipc-610（pⅲ1.0g/256m/40g）。 3 計算機系統軟件編制 整個(gè)煤氣回收生產(chǎn)過(guò)程工藝流程圖如圖3所示。 整個(gè)煤氣回收生產(chǎn)過(guò)程的plc控制軟件由梯形圖,順序圖,語(yǔ)句表三部分組成,使用step7軟件。監控站系統采用wincc監控軟件. 3.1 程序的編制和結構 本著(zhù)控制程序應當簡(jiǎn)潔，安全可靠，易讀，可修改性質(zhì)等要求，采用模塊化編程結構，完成控制程序的結構功能框圖, 控制程序的結構功能框圖如圖4所示，根據分配的系統資源進(jìn)行分層編程完善接口。 本程序主要的功能模塊有: （1） 自診斷程序 完成系統硬件故障和軟件故障的分析識別，并做出適當處理。防止出現事故停機（cpu嚴重故障除外），并能完成通訊中斷后的自動(dòng)啟動(dòng)。 （2） 數據預處理程序 完成開(kāi)關(guān)量和模擬量數據、二次處理和一些工程量轉換等。 （3） 報警和事故處理程序 完成風(fēng)機電流以及其它重要過(guò)程參數的監測報警和事故的緊急處理。 （4） 煤氣回收、放散過(guò)程控制程序 完成正常生產(chǎn)過(guò)程中煤氣回收，放散過(guò)程中的設備運作聯(lián)鎖控制和回路調節控制。 （5） 生產(chǎn)數據統計:對回收、吹氧、降罩等重要生產(chǎn)行為的數據進(jìn)行統計。 （6） 風(fēng)機運行控制:可完成對4臺風(fēng)機以及相關(guān)負數設備的自動(dòng)化控制。 3.2 操作界面組態(tài)設計 監控操作界面采用siemens 公司的基于windows 2000平臺的wincc軟件包，它是一套提供現場(chǎng)數據采集，過(guò)程可視化及過(guò)程監控功能的工業(yè)自動(dòng)化軟件。其自身的數據庫容量大，并且可用c語(yǔ)言編程。 根據工藝要求,編制工藝流程圖、實(shí)時(shí)趨勢圖、歷史趨勢圖、報警圖等，再把數據信息填充連接到編制好的各種圖和輸出報表中。所有這些組件功能 集成為一體、實(shí)時(shí)、綜合的反映復雜的動(dòng)態(tài)生產(chǎn)過(guò)程，按鈕、信號燈、閥位、溫度及流量信號一目了然。該系統有工藝流程圖1幅、生產(chǎn)監控圖5幅、實(shí)時(shí)趨勢圖6幅、歷史趨勢圖3幅、報警圖2幅,有代表性的監控圖如圖5、圖6所示。 4 結束語(yǔ) profibus總線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)正式作為我國的一種工業(yè)控制標準，其規范和高效性是顯而易見(jiàn)的，在萊鋼集團也是首次采用，至今運行穩定，隨著(zhù)該集團的工業(yè)發(fā)展和profibus良好的運行性能，必將會(huì )被大量采用，高效服務(wù)于工業(yè)。 |
