竇迎斌

【摘 要】論文針對PLC在煉鐵高爐自控系統(tǒng)中的應用，結合實際案例，在簡要闡述系統(tǒng)配置的基礎上，分析了PLC在煉鐵高爐自控系統(tǒng)中的具體應用。得出在煉鐵高爐自控系統(tǒng)中科學合理地應用PLC，對提高自控系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性有重要意義的結論，希望對相關單位有一定幫助。

【Abstract】In view of the application of PLC in the automatic control system of ironmaking blast furnace， combined with practical cases，and on the basis of a brief description of the system configuration， the paper analyzes the concrete application of PLC in the automatic control system of ironmaking blast furnace.It is concluded that the scientific and reasonable application of PLC in the automatic control system of iron-making blast furnace is of great significance to improve the stability of the automatic control system， and it is hoped that it will be helpful to the relevant units.

【關鍵詞】PLC；煉鐵高爐；自控系統(tǒng)；應用

【Keywords】 PLC； ironmaking blast furnace； automatic control system； application

【中圖分類號】TP273 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）05-0180-02

1 案例分析

某鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)1#高爐，原電子控制系統(tǒng)，在上料和下料操作中采用了復式可編程控制器，雖然在一定程度上實現(xiàn)了自動化控制，但由于其他系統(tǒng)仍然采用傳統(tǒng)手動控制模式，高爐設備比較陳舊，運行效率一直得不到有效提升，工藝操作水平比較低，嚴重影響了煉鐵整體生產(chǎn)水平的提高。在2012年對1#高爐系統(tǒng)進行了全方位改造，采用了西門子PLC自動控制，取得了良好的應用效果，值得大范圍推廣應用。

2 系統(tǒng)配置

1#高爐經(jīng)過系統(tǒng)改造以后，電氣控制部分PLC主機采用西門子S7-400系列的CPU414-2DP，具體配置情況如圖1所示。

從圖1可以清楚看出，改造后自控系統(tǒng)配置可以完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、邏輯運算、連鎖、數(shù)據(jù)處理等功能，為確保各項工作能順利開展，該控制系統(tǒng)采用兩種網(wǎng)絡連接方式，一種是工業(yè)以太網(wǎng)，另一種是Pro f i bus-DP[1]。其中工業(yè)以太網(wǎng)以光纜為主干傳輸網(wǎng)絡，然后再通過光纖收發(fā)器、交換機等就可以電腦操作，由于在該系統(tǒng)中卷揚沒有設置電腦操作，為高爐自動控制實現(xiàn)奠定堅實基礎。

3 PLC在煉鋼高爐自控系統(tǒng)中的具體應用

3.1 硬件系統(tǒng)的應用

西門子S7-400系列屬于一種比較通用的PLC系統(tǒng)，可有效滿足煉鐵高爐自動化控制和系統(tǒng)運行的需求，可有效滿足不同場合不同工業(yè)的需求，具有容易實現(xiàn)分布式配置的特性，可有效滿足實際需求，是目前工業(yè)領域應用最廣泛的一種自動化控制系統(tǒng)。在具體應用過程中，采用緊湊的模塊化組合結構。

就案例而言，下位機的PLC是整個CPU的主要控制系統(tǒng)，為實現(xiàn)對煉鐵高爐自控系統(tǒng)運行的全方位控制，采用WINCC6.0進行實時動態(tài)監(jiān)控。并采用Windows XP系統(tǒng)作為主要的控制平臺。在具體應用過程中，為最大限度提升提高整個控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和運行效率，采用了雙纜熱備冗余處理，而下位機則采用雙機雙纜熱備冗余進行控制。在煉鐵高爐自控系統(tǒng)中配置了雙CPU半熱冗余為主機系統(tǒng)，因此，當整個系統(tǒng)在具體運行過程中，CPU就處于帶電運行狀態(tài)，如果某一個CPU發(fā)生故障難以正常使用，則備用CPU就會立即啟動，有效保證了整個系統(tǒng)運行能夠持續(xù)穩(wěn)定運行。在煉鐵高爐自控系統(tǒng)運行中，兩臺上位機可進行同時工作，在上位機和主機電源之間通過網(wǎng)絡通信系統(tǒng)進行連接，為提高系統(tǒng)硬件的穩(wěn)定性，需要設置多個遠程站柜，才能實現(xiàn)全方位全過程控制。如果在煉鐵高爐自控系統(tǒng)中上位機和下位機不盡相同，要通過增設光纜的方式實現(xiàn)相互通信。

3.2 軟件系統(tǒng)的應用

3.2.1 STEP7軟件包的應用

案例鐵廠的煉鐵高爐自控系統(tǒng)中，采用Windows XP作為主要操作平臺，在具體編程中采用了西門子STEP7作為軟件包進行使用，在具體應用時直接通過對WICNN進行開發(fā)利用，就可以實現(xiàn)對整個設備運行的全方位、全過程控制。大量應用實例表明，PLC系統(tǒng)的主要功能為：可以根據(jù)鋼鐵企業(yè)實際要求，對所需配料和投放的順序進行自動設置，然后在利用配料車把相關的配料運輸?shù)搅隙分?，再根?jù)實際配料需求，把不同配料運輸至大高爐內(nèi)部，就可以實現(xiàn)自動化配料和全方位監(jiān)控。

3.2.2 代碼設定

在進行槽下配料時，根據(jù)具體需求分為多個稱量斗，然后通過對稱分布的方式布設在軌道兩側，當高爐中需要加料時，通過中間配料桶的規(guī)定把配料裝入礦斗中。然后通過程序代碼來設定實際稱量，就可以實現(xiàn)自動化稱量，大大提高了配料的效率和準確性。

3.2.3 選擇合理的布料方式

布料方式是實現(xiàn)煉鋼高爐自控的關鍵。根據(jù)布料器的實際情況，來選擇與之相適的布料方式，才能滿足實際需求。就案例鋼鐵企業(yè)而言，具有PLC的煉鐵高爐自控系統(tǒng)，可實現(xiàn)布料器的變頻控制，而且可以從不同的角度來顯示布料器的狀態(tài)和所處的具體位置。但要想實現(xiàn)這一功能，布料系統(tǒng)和槽下系統(tǒng)相互結合，才能對煉鐵高爐上料的全過程進行自動化控制。在自動檢測過程中，還要根據(jù)實際加工需求，對布料溜槽的實際旋轉圈數(shù)、傾斜角等進行精確控制，可大幅提升操作人員工作的靈活性和便利性。

3.2.4 成像設備的應用

為最大限度上提升煉鐵高爐布料的準確性，可以在爐頂設置一個 成像設備，可利用氨氣流套筒進行全方位保護，并在操作室中設置監(jiān)視器，以便對高爐中運行情況進行全方位控制。布料方式的多樣性，可有效提高布料精確性，而且還能提高利用率，降低成本，除此之外，通過設置成像設備，還可以為高爐的維護養(yǎng)護提供真實有效的數(shù)據(jù)依據(jù)，是目前各大煉鋼高爐自動化控制的主要發(fā)展方向。

3.3 HMI監(jiān)控技術的應用

HMI的中文翻譯為人機界面，在煉鐵高爐自控系統(tǒng)中應用此項技術可以實現(xiàn)集中監(jiān)視控制，對整個系統(tǒng)運行的參數(shù)、數(shù)據(jù)、信息等進行全方位控制，促使生產(chǎn)人員能夠更加清晰明了地掌握煉鋼高爐的實際運行狀態(tài)。而HMI監(jiān)控可以把整個系統(tǒng)的工藝設備畫面?zhèn)鬏數(shù)较鄳@示畫面上，可以對相關設備進行在線控制，發(fā)生故障和問題可以及時報警處理，為故障處理提供數(shù)據(jù)支撐。煉鐵高爐自控系統(tǒng)的操作區(qū)域包括：上下料操作、高爐監(jiān)控操作、熱風爐操作、布袋除塵操作等，通過HMI監(jiān)控技術可實現(xiàn)各個操作系統(tǒng)的資源和數(shù)據(jù)共享。大量應用實例表明，在這些操作系統(tǒng)中融入PLC系統(tǒng)和技術，可以把原儀表盤、操作臺等進行全方位控制，不但可以大幅度降低系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，而且還能對系統(tǒng)運行的實際情況進行實時動態(tài)檢測，大大提高了操作的便捷性和效率。

4 結語

綜上所述，本文結合實際案例，深入分析了PLC在煉鐵高爐自控系統(tǒng)中的具體應用，得出以下幾點結論：①PLC技術全球工業(yè)事業(yè)的發(fā)展有非常重要的意義，但PLC系統(tǒng)在具體應用過程中，具有很強的綜合性和系統(tǒng)性，任何一個環(huán)節(jié)控制不當，都會限制PLC系統(tǒng)性能和作用的發(fā)揮，需要應用單位高度重視。②煉鐵高爐自控系統(tǒng)是提高煉鋼效率和質(zhì)量的關鍵，把PLC技術融入煉鐵高爐自控系統(tǒng)中，不但可以有效提高整個系統(tǒng)運行的效率和質(zhì)量，而且也是目前煉鐵企業(yè)發(fā)展的主要趨勢，對提高煉鐵企業(yè)的市場競爭力有重要意義。③在煉鐵高爐自控系統(tǒng)中應用PLC，可以實現(xiàn)煉鐵高爐生產(chǎn)全過程、全方位的監(jiān)督和控制，通過這樣的方式，不但可以大幅度提升高爐的工作效率，而且還能為高爐維修和養(yǎng)護提供真實有效的數(shù)據(jù)支持，從而有效保證高爐的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，可促使高爐的生產(chǎn)更加便捷和穩(wěn)定，同時也是提高高爐生產(chǎn)工藝的主要途徑，能夠促進我國工業(yè)生產(chǎn)領域朝著更加科學、合理的方向發(fā)展。應用實例表明，在煉鐵高爐自控系統(tǒng)中融入PLC符合目前我國鋼鐵企業(yè)發(fā)展標準和規(guī)范的要求，值得大范圍推廣應用。

【參考文獻】

【1】樊建國. 西門子PLC在高爐上料自動控制系統(tǒng)中的應用[J].機電信息， 2015（24）：49-49.