ControlLogix系統(tǒng)在梅鋼2#高爐生產(chǎn)中的應(yīng)用

在過去的幾年，隨著中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，冶金行業(yè)經(jīng)歷了快速的發(fā)展，產(chǎn)量躍居世界第一。隨著未來鋼鐵需求的進(jìn)一步提高和變化，產(chǎn)業(yè)調(diào)整和新技術(shù)的引入，今天的鋼鐵企業(yè)在運(yùn)營和生產(chǎn)等方面比以往任何時(shí)候都需要更高的效率，在增加市場(chǎng)份額的同時(shí)，根據(jù)訂單生產(chǎn)，達(dá)到生產(chǎn)的有效性，利于環(huán)境保護(hù)和降低生產(chǎn)總成本。越來越多的冶金企業(yè)意識(shí)到要做得更好才能應(yīng)對(duì)全球化的競(jìng)爭，滿足不斷調(diào)整的生產(chǎn)工藝以及新技術(shù)、新產(chǎn)品的生產(chǎn)柔性需求。

系統(tǒng)配置

梅鋼2＃高爐自動(dòng)控制系統(tǒng)分為：槽下系統(tǒng)、爐頂系統(tǒng)、熱風(fēng)爐系統(tǒng)及高爐本體系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)采用4套ControlLogix5555冗余系統(tǒng)，考慮到距離遠(yuǎn)，節(jié)點(diǎn)多，抗干擾等因素，采用了ControlNet網(wǎng)絡(luò)類型，抗干擾性好，網(wǎng)絡(luò)通道冗余，保證可靠通信。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為總線型主、子網(wǎng)結(jié)構(gòu)，既減少了主網(wǎng)的通信量，保證了人機(jī)界面的數(shù)據(jù)顯示，又有利于子網(wǎng)快速的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集。下面框圖為整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。HMI軟件采用羅克韋爾的RSView SE軟件，RSView SE是一種用于管理級(jí)監(jiān)視和控制應(yīng)用系統(tǒng)的HMI軟件，它具有分布式和可升級(jí)的架構(gòu)，支持分布式服務(wù)器/多用途的應(yīng)用系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用冗余服務(wù)器＋客戶端的結(jié)構(gòu)，各個(gè)操作員站與服務(wù)器之間采用冗余的工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)特點(diǎn)

代表自動(dòng)化發(fā)展新趨勢(shì)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(tái)，LOGIX控制器平臺(tái)是將高速離散控制、過程控制、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(tái)。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)、開放性結(jié)構(gòu)，特有的升級(jí)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。

1.ContrlLogix 的特點(diǎn)

它具有靈活的網(wǎng)絡(luò)類型及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過在系統(tǒng)中插入不同類型的通信模塊，系統(tǒng)可組成ControlNet網(wǎng)、以太網(wǎng)，可連接DEVICENET設(shè)備，可進(jìn)行串行通信以及DHRIO通信，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以是總線型、樹型等，非常方便，靈活。

ControlLogix控制器采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，支持多個(gè)（ControlLogix為32）控制任務(wù)，多重優(yōu)先級(jí)可選以保證重要任務(wù)優(yōu)先，每控制任務(wù)內(nèi)支持多個(gè)（ControlLogix為32）主程序。根據(jù)需要，用戶可以使用中斷任務(wù)以保證最苛刻的實(shí)時(shí)響應(yīng)，使用周期性任務(wù)以保證過程控制運(yùn)算的精度和穩(wěn)定性。每臺(tái)Logix5555控制器具有尋址量128000點(diǎn)DI/O,4000點(diǎn)AI/O及回路。ControlLogix平臺(tái)通過背板提供了高速數(shù)據(jù)傳輸。通過合理的組織數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，CPU之間可進(jìn)行可靠的、時(shí)間嚴(yán)格的Produce/consume通信。

全智能型模板，所有模塊均為智能型設(shè)計(jì)，根據(jù)模塊類型不同，每個(gè)模塊的每個(gè)通道可按用戶要求進(jìn)行配置，具有帶電插拔、逢變則報(bào)（COS）、自診斷、時(shí)間標(biāo)記、模塊標(biāo)識(shí)、閃存升級(jí)、電子保險(xiǎn)、單獨(dú)隔離等功能。模塊的采樣速率可單獨(dú)設(shè)定。

基于標(biāo)簽的尋址方式，PLC最重要的技術(shù)基礎(chǔ)之一就是尋址。Logix控制器的最大亮點(diǎn)就在于基于Tag標(biāo)簽的尋址技術(shù)，又稱為第三代尋址技術(shù)。采用標(biāo)簽尋址的最大好處在于：

(1)文檔更加易讀易懂（Drive_Speed1 v.s. 1000 ….）;

(2)編程和調(diào)試：出錯(cuò)機(jī)會(huì)更少;

(3)更容易維護(hù)，尤其在程序備份丟失或者開發(fā)人員變更的情況下;

(4)支持并行工程，縮短工程開發(fā)時(shí)間;

(5)當(dāng)從其他PLC或者軟件讀取數(shù)據(jù)時(shí)，更容易理解 PLC的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),更重要的是，由于控制器采用了標(biāo)簽方式，其上層包括人機(jī)界面和監(jiān)控軟件，以及所有的企業(yè)生產(chǎn)管理軟件都可以直接讀取控制器信息（按照生產(chǎn)要求），不需要復(fù)雜的映像表查詢，為提升信息化水平奠定了基礎(chǔ);

(6)RSLogix5000編程軟件符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)；支持多種IEC編程方式（梯型圖、結(jié)構(gòu)文本語言、順序功能流程圖等）的編程語言；標(biāo)簽的命名規(guī)則符合IEC 1131-2中的相關(guān)規(guī)定。

2.RSView SE 的特點(diǎn)

RSView Supervisory Edition，通常稱為RSView SE，它是一個(gè)強(qiáng)大的管理級(jí)的監(jiān)控軟件。它具有多服務(wù)器集群和多客戶端的分布式結(jié)構(gòu)，和強(qiáng)大的可伸縮性。利用RSView Enterprise 系列的共用開發(fā)環(huán)境 RSView Studio 進(jìn)行開發(fā)。應(yīng)用組態(tài)存在于各個(gè)RSView SE服務(wù)器當(dāng)中，而客戶端可以任意地調(diào)用顯示各服務(wù)器中的應(yīng)用。RSView Supervisory Edition同時(shí)也是羅克韋爾自動(dòng)化ViewAnyWare產(chǎn)品戰(zhàn)略的核心組成部分。為企業(yè)提供集成的一體化的監(jiān)控方案。

(1)基于網(wǎng)絡(luò)的分布式監(jiān)控。RSViewSE的多服務(wù)器多客戶端結(jié)構(gòu)可以很容易建立分布式應(yīng)用的方案。這種具有高度伸縮性的結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用在小到一臺(tái)服務(wù)器一個(gè)客戶端的小系統(tǒng)，也可以應(yīng)用在多服務(wù)器多客戶端的大系統(tǒng)上。

(2)共用的開發(fā)環(huán)境RSView Studio。利用組態(tài)工具RSView Studio進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，可以顯著減少開發(fā)時(shí)間和節(jié)省開發(fā)成本。RSView Studio支持RSView ME和RSView SE組態(tài)內(nèi)容的互相再利用，這樣就可以直接將基于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的組態(tài)內(nèi)容，如在RSView ME上開發(fā)的畫面，直接拷貝或者引導(dǎo)到分布式的RSViewSE中去，反過來也一樣，前后互相兼容。

(3)直接I/O數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。在推薦應(yīng)用中，RSView SE不需要建立任何的Tag標(biāo)簽來定義和PLC的通信關(guān)系。RSView SE可以直接關(guān)聯(lián)控制器處理器中的所有I/O信息。在組態(tài)的時(shí)候，只需要將所需的點(diǎn)直接拖放到畫面等需要的地方去。

(4)畫面對(duì)象的VBA支持。現(xiàn)在就可以針對(duì)畫面中的對(duì)象來編寫VBA應(yīng)用代碼。而且不同的客戶端都可以在本機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的代碼，不影響其他的客戶機(jī)。

(5)數(shù)據(jù)通信的冗余熱備。RSView SE可以將數(shù)據(jù)通信服務(wù)器也進(jìn)行熱備冗余。當(dāng)一臺(tái)數(shù)據(jù)通信服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，另外一臺(tái)可以自動(dòng)切換。保證數(shù)據(jù)采集和下載的可靠性。

(6)WINDOWS安全機(jī)制。RSView SE集成Windows安全控制。可以直接利用在Windows里面存在的用戶和用戶組。然后針對(duì)不同的用戶配置不同的權(quán)限。

(7)核心HMI功能。RSView SE支持諸如安全、畫面、報(bào)警、操作和報(bào)警記錄、趨勢(shì)等等HMI的核心功能。

控制系統(tǒng)的主要功能

1.槽下部分

包括對(duì)礦石系統(tǒng)、焦碳系統(tǒng)、雜礦系統(tǒng)及上料小車等電氣設(shè)備的控制，完成高爐的供配料（料批周期程序，正常裝料程序，趕料程序，礦石系統(tǒng)供配料程序，焦碳供料程序）。

2.爐頂部分

對(duì)爐頂布料系統(tǒng)及有關(guān)部分的檢測(cè)與控制：爐頂打水系統(tǒng)，爐頂氣密箱及罐壓控制系統(tǒng)，多環(huán)布料、爐頂料罐及上料系統(tǒng)檢測(cè)與控制。

3.高爐本體部分

自動(dòng)控制、調(diào)節(jié)爐頂壓力，檢測(cè)高爐的出鐵質(zhì)量，控制高爐冷卻水，保護(hù)高爐本體，控制膨脹罐壓力，自動(dòng)補(bǔ)水，控制膨脹罐液位在正常范圍，同時(shí)有事故補(bǔ)水系統(tǒng)。

4.熱風(fēng)爐系統(tǒng)

包括3座熱風(fēng)爐，實(shí)現(xiàn)了熱風(fēng)爐換爐、燃燒、送風(fēng)和自動(dòng)尋優(yōu)等功能。

總結(jié)

先進(jìn)的控制系統(tǒng)是一個(gè)現(xiàn)代化工廠的標(biāo)志，對(duì)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)在梅鋼2＃高爐的成功應(yīng)用已有兩年之多，不論生產(chǎn)測(cè)控，還是廠級(jí)生產(chǎn)調(diào)度的管理，都超過了預(yù)期的目的，為梅鋼煉鐵廠節(jié)約了能源，降低了成本，減少了操作人員。提高了生產(chǎn)的安全性和生產(chǎn)率，以及產(chǎn)品的合格率。

梅山鋼鐵2＃高爐自動(dòng)控制系統(tǒng)自2004年3月投入使用以來，經(jīng)過2年多的應(yīng)用實(shí)踐，系統(tǒng)運(yùn)行可靠。RockWell PLC的強(qiáng)大功能以及軟件的易用性為編程調(diào)試提供了極大的方便，特別是RSEmulate5000模擬調(diào)試軟件為PLC程序的模擬調(diào)試立下了汗馬功勞，PLC程序經(jīng)過充分的調(diào)試，修正了不少錯(cuò)誤，為梅鋼2＃高爐創(chuàng)造5天達(dá)產(chǎn)的新紀(jì)錄發(fā)揮了重要作用。