转炉炼钢综合自动化控制.doc

湘钢转炉控制系统发布时间： 2010-08-09 浏览次数：60文字颜色: 字号:TTT 视力保护: 宋闯（湘潭钢铁集团有限公司，湖南湘潭411101) 摘要：介绍了湘钢转炉区基础自动化系统功能，论述了新转炉S7 系统同老转炉TI系统之间通信的问题及解决方案。讨论了大型自动化系统硬、软件设计的思路和方法。 关键词：转炉；基础自动化；网络；TI ; S7 中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1005 一6084 ( 2 002 ) 02 一0031 一03 CONWERTERS CONTROL SYSTEM IN THE XIANGGANGSHONG ChuangABSTRACT:Some function of a basic automatic system in the converter zone in the XIANGGANG was introduced in this papers. This thesis descrbed some problems of the communication between the converter S7 system and the old one TI system. About the ideas and ways for the design of a hard and soft wares in large automation system was discussed too.KEY WORDS:converter;basic automation;network;TI;S7 1 前言湘潭钢铁公司二炼钢厂从1995 年建厂起，先后于1996 年9 月，1997 年6 月建成二座80t 氧气顶吹转炉，基础自动化PLC 部分采用西门子TI 系统产品，操作站采用PCS ，控制器和操作站之间采用HI 网连接。2001 年8 月建成了3 #80 t 氧气顶底复吹转炉。它的基础自动化部分采用西门子S7- 400 控制系统。本文介绍该炉基础自动化系统的设计、编程及硬件结构和功能，并着重讨论TI系统与S7 系列联网通信问题。21#、2#转炉区基础自动化部分1、2转炉区基础自动化采用的是西门子公司收购的TI 系列产品，控制部分为：1、2#转炉本体，包括氧气压力流量调节、氧枪冷却及钢丝绳保护、散装料称量、下料、炉体冷却、自动下枪、二次除尘、活动烟罩升降等；和汽化冷却，即汽泡控制、蓄热器控制、除氧器控制、软水箱控制、车间总管介质温度、流量、压力调节；以及一次烟气除尘，如炉口微差压控制、风机冲洗、升降控制等；但不含散装料上料、铁合金、混铁炉系统的控制。控制系统由二台TI575 、三台TI555 和七台PCS 操作站组成（见图l ）。从图l 可见，PCS 操作站同TI 控制器，TI控制器之间，操作站之间的数据交换都是通过HI 网完成的，它们之间的通信协议采用的是ISO协议，它实现了自动化炼钢。3 新上3转炉的基础自动化部分3 . 1 工艺要求湘钢新上3氧气顶底复吹转炉有本体部分、汽化部分增加一个气泡、一个软水箱，要求汽化增加部分能同原汽化部分相互备用，一次除尘部分三台风机不再作为备用风机，改为3#转炉的专用风机。项目内存TI555-1104TI575-2104S7 416-2内存/KB1902832800用于数据/KB800数据量通道81928192131072模拟量通道8192819281921024字节扫描时间/ms0.070.90.082通信模块CP1434CP1434CP443-1通信协议ISOISOISO3 . 2 选择方案 ( l ）选用TI系列控制器，方案易实现，但TI 系列产品不是西门子公司的主推产品，设备及备品价格贵，也不利于设备的更新。 ( 2 ）选用西门子公司主推产品S7 系列控制器，价格适中，利于设备的更新。但存在着S7 同TI 产品之间通信的问题，它能否解决是整个控制系统组成的关键。二个产品的性能见附表。从附表中可看出S7 416 一2 性能不比TI555 、TI575 性能低，它们都支持IS O协议，关于相互通信未见文献报导。选定S7 一400 作3 转炉基础自动化控制系统的控制器后，根据工艺上的要求做了以下的系统配置，转炉本体采用二台S7 一400中的CPU416-2控制器，一台控制散装料配料系统，一台做氧气顶底复吹、下降、倾动等控制；配二台WinCC操作台，实现人机对话,完成全转炉的操作。汽化冷却部分采用一台CPU416-2控制汽化冷却新增加部分,增加一台WinCC操作站完成汽化新老部分设备的控制，原PCS操作站功能保持不变。一次除尘风机，三台风机的控制器不变，增加一台WinCC操作站控制三台风机的操作，原二台PCS操作站控制1#、2#风机的操作。系统结构见图24 3#转炉系统程序设计4 . 1 转炉基础自动化系统软件设计思路转炉炼钢系统是一个多机组紧密配合，面对不同工艺过程的系统。因此，转炉基础自动化系统是一个多任务有机组成的控制软件系统。1、2#转炉运用APT 软件的方法论和设计思路可使软件设计变得容易。3#转炉运用STEP7 软件达到的模块化设计。 APT 和STEP7 软件思路，对于控制问题采用自顶向下设计，自底向上实施的方案，即：面对控制问题，首先从总体入手，把过程从顶向下逐步细化，分解为相对独立的若干任务，然后对每个子任务设计出解决实施的方法，从底向上逐级实现，直至解决整个控制问题。4 . 2 STIP7 在3#转炉本体上控制软件设计中的应用STIP7 的方法论在STEP7 环境和语言功能中得到了完美的体现和应用。STEP7 在对控制器组态时，进行I/ O 字义命名变量，基本控制元素，组态各层次的控制单元和连接功能。转炉氧枪吹炼自动控制举例见图3。4 . 3 汽化冷却新、老系统的控制从工艺上可知，工艺新上设备在S7-400 中操作控制，它配有S7-400 和416-2 控制器一台、WINCC 操作站一台。但工艺要求WINCC 操作也要对老设备进行操作（见图4 ）。4 . 4 TI555 系统同S7 一400 在HI 网上通信、设计从图2 中可知，TI 系统用的Hl 网（以太网），采用粗缆通信，通信频率为10MB ，最大距离500m ，通信协议为ISO。而S7 一400 用光纤以太网通信，通信频率为100 MB ，通信协议也为ISO 。在光电转换上采用西门子OSM 光电转换器，TI系列采用CP1434 , S7 一400 采用CP443 一1 以太网网卡。这种设计国内没有先例。它实现了TI 系列同S7 系列通信，解决了一些除尘风机，汽化冷却TI 系统同3 转炉S7 一400 系统数据交换难题。使湘钢三个转炉生产实现的自动化。5 存在的问题因TI 系统采用APT 编程，PCS 作为人机界面。在APT 编程时全部对控制设备进行device 定义。在程序控制时先要把device 定义在lock 状态下。在PCS 上有二种选择：选择Sequancer 时,程序控制device ；选择operator时，人机界面控制。在opcrator操作时，lock 被置“OFF ，这时汽化冷却用WINCC 操作老设备和一次除尘风机用WINCC 操作1#、2#风机时，将产生设备无响应。解决方法为在PCS 操作站上把device 选择在sequence ：状态下。6 结语通过系统化的设计，湘钢转炉