ControlLogix系统在梅钢2#高炉生产中的应用

作者：宝钢集团梅山钢铁股份公司 沈立春    来源：MM《现代制造》

欢迎访问e展厅 展厅 1 炼钢炉/冶金机械展厅 连铸机, 轧钢机, 熔炼炉, 水冷套, 电炉铁芯, ... 在过去的几年，随着中国经济的持续增长，冶金行业经历了快速的发展，产量跃居世界第一。随着未来钢铁需求的进一步提高和变化，产业调整和新技术的引入，今天的钢铁企业在运营和生产等方面比以往任何时候都需要更高的效率，在增加市场份额的同时，根据订单生产，达到生产的有效性，利于环境保护和降低生产总成本。越来越多的冶金企业意识到要做得更好才能应对全球化的竞争，满足不断调整的生产工艺以及新技术、新产品的生产柔性需求。 系统配置 梅钢2＃高炉自动控制系统分为：槽下系统、炉顶系统、热风炉系统及高炉本体系统，整个系统采用4套ControlLogix5555冗余系统，考虑到距离远，节点多，抗干扰等因素，采用了ControlNet网络类型，抗干扰性好，网络通道冗余，保证可靠通信。网络结构为总线型主、子网结构，既减少了主网的通信量，保证了人机界面的数据显示，又有利于子网快速的现场数据采集。下面框图为整个系统的结构图。HMI软件采用罗克韦尔的RSView SE软件，RSView SE是一种用于管理级监视和控制应用系统的HMI软件，它具有分布式和可升级的架构，支持分布式服务器/多用途的应用系统。本系统采用冗余服务器＋客户端的结构，各个操作员站与服务器之间采用冗余的工业以太网结构。 系统特点 代表自动化发展新趋势的新一代ControlLogix控制系统，从传统单纯的PLC和DCS控制转为PLC和DCS融合发展的方式，是罗克韦尔自动化顺应这种发展潮流推出的新一代的控制平台，LOGIX控制器平台是将高速离散控制、过程控制、传动控制、运动控制、批次控制和安全控制融于一体的一个控制平台。允许混合使用多个处理器，多种网络和I/O。系统灵活性强、易于集成、模块化设计、开放性结构，特有的升级固件，使得系统在应用中功能强大，安全可靠，而且极大地节省培训费用和工程实施费用。 1.ContrlLogix 的特点 它具有灵活的网络类型及网络结构，通过在系统中插入不同类型的通信模块，系统可组成ControlNet网、以太网，可连接DEVICENET设备，可进行串行通信以及DHRIO通信，网络结构可以是总线型、树型等，非常方便，灵活。 ControlLogix控制器采用实时多任务操作系统，支持多个（ControlLogix为32）控制任务，多重优先级可选以保证重要任务优先，每控制任务内支持多个（ControlLogix为32）主程序。根据需要，用户可以使用中断任务以保证最苛刻的实时响应，使用周期性任务以保证过程控制运算的精度和稳定性。每台Logix5555控制器具有寻址量128000点DI/O,4000点AI/O及回路。ControlLogix平台通过背板提供了高速数据传输。通过合理的组织数据结构，CPU之间可进行可靠的、时间严格的Produce/consume通信。 全智能型模板，所有模块均为智能型设计，根据模块类型不同，每个模块的每个通道可按用户要求进行配置，具有带电插拔、逢变则报（COS）、自诊断、时间标记、模块标识、闪存升级、电子保险、单独隔离等功能。模块的采样速率可单独设定。 基于标签的寻址方式，PLC最重要的技术基础之一就是寻址。Logix控制器的最大亮点就在于基于Tag标签的寻址技术，又称为第三代寻址技术。采用标签寻址的最大好处在于： (1)文档更加易读易懂（Drive_Speed1 v.s. O: 1000 ….）; (2)编程和调试：出错机会更少; (3)更容易维护，尤其在程序备份丢失或者开发人员变更的情况下; (4)支持并行工程，缩短工程开发时间; (5)当从其他PLC或者软件读取数据时，更容易理解 PLC的数据结构,更重要的是，由于控制器采用了标签方式，其上层包括人机界面和监控软件，以及所有的企业生产管理软件都可以直接读取控制器信息（按照生产要求），不需要复杂的映像表查询，为提升信息化水平奠定了基础; (6)RSLogix5000编程软件符合IEC1131-3标准；支持多种IEC编程方式（梯型图、结构文本语言、顺序功能流程图等）的编程语言；标签的命名规则符合IEC 1131-2中的相关规定。 2.RSView SE 的特点 RSView Supervisory Edition，通常称为RSView SE，它是一个强大的管理级的监控软件。它具有多服务器集群和多客户端的分布式结构，和强大的可伸缩性。利用RSView Enterprise 系列的共用开发环境 RSView Studio 进行开发。应用组态存在于各个RSView SE服务器当中，而客户端可以任意地调用显示各服务器中的应用。RSView Supervisory Edition同时也是罗克韦尔自动化ViewAnyWare产品战略的核心组成部分。为企业提供集成的一体化的监控方案。 (1)基于网络的分布式监控。RSViewSE的多服务器多客户端结构可以很容易建立分布式应用的方案。这种具有高度伸缩性的结构可以应用在小到一台服务器一个客户端的小系统，也可以应用在多服务器多客户端的大系统上。 (2)共用的开发环境RSView Studio。利用组态工具RSView Studio进行应用开发，可以显著减少开发时间和节省开发成本。RSView Studio支持RSView ME和RSView SE组态内容的互相再利用，这样就可以直接将基于嵌入式系统开发的组态内容，如在RSView ME上开发的画面，直接拷贝或者引导到分布式的RSViewSE中去，反过来也一样，前后互相兼容。 (3)直接I/O数据关联。在推荐应用中，RSView SE不需要建立任何的Tag标签来定义和PLC的通信关系。RSView SE可以直接关联控制器处理器中的所有I/O信息。在组态的时候，只需要将所需的点直接拖放到画面等需要的地方去。 (4)画面对象的VBA支持。现在就可以针对画面中的对象来编写VBA应用代码。而且不同的客户端都可以在本机执行相应的代码，不影响其他的客户机。 (5)数据通信的冗余热备。RSView SE可以将数据通信服务器也进行热备冗余。当一台数据通信服务器发生故障时，另外一台可以自动切换。保证数据采集和下载的可靠性。 (6)WINDOWS安全机制。RSView SE集成Windows安全控制。可以直接利用在Windows里面存在的用户和用户组。然后针对不同的用户配置不同的权限。 (7)核心HMI功能。RSView SE支持诸如安全、画面、报警、操作和报警记录、趋势等等HMI的核心功能。 控制系统的主要功能 1.槽下部分 包括对矿石系统、焦碳系统、杂矿系统及上料小车等电气设备的控制，完成高炉的供配料（料批周期程序，正常装料程序，赶料程序，矿石系统供配料程序，焦碳供料程序）。 2.炉顶部分 对炉顶布料系统及有关部分的检测与控制：炉顶打水系统，炉顶气密箱及罐压控制系统，多环布料、炉顶料罐及上料系统检测与控制。 3.高炉本体部分 自动控制、调节炉顶压力，检测高炉的出铁质量，控制高炉冷却水，保护高炉本体，控制膨胀罐压力，自动补水，控制膨胀罐液位在正常范围，同时有事故补水系统。 4.热风炉系统 包括3座热风炉，实现了热风炉换炉、燃烧、送风和自动寻优等功能。 总结 先进的控制系统是一个现代化工厂的标志，对于企业有着深远的社会效益和经济效益。ControlLogix系统在梅钢2＃高炉的成功应用已有两年之多，不论生产测控，还是厂级生产调度的管理，都超过了预期的目的，为梅钢炼铁厂节约了能源，降低了成本，减少了操作人员。提高了生产的安全性和生产率，以及产品的合格率。 梅山钢铁2＃高炉自动控制系统自2004年3月投入使用以来，经过2年多的应用实践，系统运行可靠。RockWell PLC的强大功能以及软件的易用性为编程调试提供了极大的方便，特别是RSEmulate5000模拟调试软件为PLC程序的模拟调试立下了汗马功劳，PLC程序经过充分的调试，修正了不少错误，为梅钢2＃高炉创造5天达产的新纪录发挥了重要作用。 (end)

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