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转炉自动化控制系统初设介绍热卷板筹备处三电组樊建忠2008年04月09日 一 相关的工艺知识 1 转炉在炼钢厂生产中的地位 钢铁生产中 转炉炼钢是一个中间环节 前端联系着炼铁等原料供应系统 后面接着轧钢成品生产 炼钢车间的生产对整个钢铁联合企业具有举足轻重的影响 现代炼钢车间的任务 已不仅仅是简单的生产钢水 而是通过各种先进的科技手段和工艺水平 在尽可能短的冶炼周期内生产出供后续工序使用的纯净的 符合品种要求的钢水 转炉是炼钢厂生产的重要设备 转炉生产工序复杂 各种原材料 铁水 炉渣吞吐量大 需要合理安排冶炼工艺流程 以先进 完善的基础自动化来减轻作业劳动强度 改善作业环境 为了生产出高质量 纯净的钢水 必须采用先进的过程自动化对钢水成分进行严格的控制 钢水的洁净程度直接影响到转炉下道工序连铸出坯的质量 一 相关的工艺知识 2 炼钢转炉工艺2座180t转炉 平均出钢量200t 最大出钢量210t 平均冶炼周期38min 顶底复合吹炼工艺 环缝式透气砖 底吹氮气 氩气自动切换 转炉吹炼过程采用副枪动态自动控制 有效提高冶炼终点C T 双命中率 减少补吹次数 缩短冶炼时间 炉帽 托圈 耳轴采用水冷 炉口采用铸铁埋管式水冷结构 转炉采用溅渣护炉 提高炉衬寿命 采用简易上修修炉方式 用激光测厚仪检测炉衬侵蚀程度 进行有效合理的补炉 转炉倾动采用交流变频调速 倾动机构采用四点啮合全悬挂形式 转炉氧枪采用双小车 双卷扬实现自动换枪 氧枪升降传动采用交流变频调速 氧枪事故提升采用事故马达 副枪升降采用直流调速系统 副枪探头旋转采用交流变频调速 造渣 合金加料精准计量 数模优化控制 降低钢铁料消耗 炼钢 转炉 冶金主工艺线的位置 二 系统层次结构 L3 生产管理计算机系统功能 生产计划的编制与调整 L2 过程控制计算机系统功能 过程控制 过程优化 数模计算 实绩收集处理 L0 现场控制设备功能 现场电气 仪表设备的控制与检测 L1 基础自动化系统功能 生产过程的监控和联锁控制以及远程I O控制等 L2 L1 L3 ERP 控制系统层次结构及主要功能 L0 现场控制设备 三 高 低压供配电系统 高低压配电 转炉开关站 转炉高压 10kV 配电及10 0 4kV变压器转炉电气传动及控制系统PLC柜和MCC柜低压供配电系统供配电系统中性点接地方式380 220V低压动力 照明系统采用中性点直接地系统 供配电电压等级供配电电压等级 AC380 220V 低压动力电压 AC380 220V 照明电源电压 AC380 220 控制电压 AC220V DC24V 检修照明电压 AC36V 四 L0 MCC控制柜 通讯总线 Profibus ControlNet 四 L0 低压电器 低压电器选型低压电器选用合资品牌产品 如 施耐德 ABB AB等 直流电源选用AB1606系列或西门子SITOP系列产品 接线端子选用南京凤凰产品 MotorProtectionCircuitBreakers马达保护断路器 MoldedCaseCircuitBreakers断路器 OverloadRelays过载继电器 SoftStarters软起动器 端子 四 L0 变频器 变频器 目前在转炉倾动和氧枪上应用比较成熟的两种产品 罗克韦尔 A B 公司的PowerFlex700s系列变频器 A B变频器采用磁场定向控制技术 可独立控制交流电动机的磁通量和转矩电流 来实现精确的转矩和速度控制 采用了专利型的FORCE技术 频宽的电流调节器技术 加上自适应的控制器 可以对电动机的磁通量和转矩进行分离和控制 这是FORCE技术和其它矢量控制技术的根本区别 四 L0 变频器 SIEMENS公司的SIMVORTMASTERDRIVES6SE7矢量控制变频器 SIEMENS公司的变频装置 由模块化及高性能元件组成 具有IGBT变频器 PWM方式调制 全数字技术的有电压中间回路的矢量控制型变频器 具有参数计算 温度补偿等功能 其直流制动 变频器间同步运转等功能保证了工作的可靠性 优点是控制可靠 调节精度高 功耗小 节能 具有很好的经济效益 转炉倾动 氧枪变频器网络结构 SynchLink ControlNet 转炉倾动变频器 氧枪A变频器 氧枪B变频器 转炉本体PLC 每台转炉有4台倾动电动机拖动 台氧枪升降电机 采用一对一变频控制方式 SIMOLINK PROFIBUS DP DeviceNet 转炉倾动 氧枪变频器配置要求 一般要求 倾动电动机要求变频器1分钟过载电流的最大过载倍数为280 氧枪电动机的最大过载倍数为250 变频器通过ControlNet或PROFIBUS DP与PLC通讯 将变频器的状态字 变频器的运行状态 报警 故障 和过程字 变频器的输出频率 输出电流等参数 发送到PLC 用于变频器的工作监视 变频器的这种主从特性 能够很好的满足转炉倾动的4台电机要实现协同工作的同步要求 为实现四台倾动变频器力矩更好同步 变频器通过SynchLink网络相连 可以实现主从变频器力矩同步 时间50us 能够很好的满足转炉倾动的4台电机要实现协同工作的同步要求 L0 转炉倾动变频器 转炉倾动变频器转炉倾动4台变频调速电机的主 从控制功能 速度 转矩控制 由于变频器采用了磁场定向控制技术 可独立控制交流电动机的磁通量和转矩电流 来实现精确的转矩和速度控制 零速满转矩功能 FORCE技术零速满转矩功能采用了专利型的 频宽的电流调节器技术加上自适应的控制器 可以对电动机的磁通量和转矩进行分离和控制 这是FORCE技术和其它矢量控制技术的根本区别 变频器通过ControlNet通讯接口 直接与PLC控制器交互通讯 上位计算机系统也可通过软件直接监视并修改变频器的所有参数 投料变频器 汽化冷却给水泵 投料振动给料电机选用罗克韦尔PowerFlex70系列 SIEMENS公司的6SE7 ABB的变频器均可 L0 投料变频器 L0 转炉氧枪变频器 氧枪升降控制功能两氧枪一用一备 交替使用 氧枪升降过程中速度可控制变化 升降卷扬钢丝绳装有测力传感器 当牵引力高出或低于设定范围值时 报警并断电 转炉倾动和氧枪升降的传动控制中 为防止溜车 在零速时应发送一定的转矩指令 电机有相应的转矩输出后 再发送速度指令 松开机械抱闸 零速满转矩功能 采用FORCE技术 在全调速范围内可直接控制转矩 当转炉倾动和氧枪升降运动停止时 由于转炉和氧枪的重量造成的转矩依然存在并很大 变频器的这种零速满转矩的功能能够很好的将这种状态维持下去 五 控制系统的供电要求 3 主控楼PLC系统配备1套UPS用于控制系统 仪表供电 电源进线 380V 输出 220V 容量10kVA 保安时间要求30min 4 铁合金上料 辅原料上料 铁水折罐间 废钢操作间 分别设置UPS 5 电源采用 梅兰日兰GALAXY 系列在线式不间断电源20kVA 工频UPS供电 蓄电池型式为免维护蓄电池 德国阳光 时间为30min UPS前端配置同容量的交流净化电源 五 控制系统的供电要求 在线式UPS电源配置主控楼PLC系统配备每一转炉配1套UPS 用于主控楼PLC系统和倾动氧枪制动器电源 电源进线 380V 输出 380V 容量30kVA 保安时间要求30min 根据需要提供多路配电柜 2 氧枪升降电动机电源采用EPS 电源进线 380V 输出 380V 保安时间要求15min 要求的电源条件 电源条件系统进线电源 AC380V 三相五线交流频率 50Hz电压波动 10 频率波动 1Hz最大相间平衡差异 2 最大 PLC电源AC220V 辅助电源 PLC输入电源DC24VPLC信号输出DC24V 驱动信号灯 PLC信号输出DC24V 驱动中间继电器 非调速电动机AC380V液压电磁阀DC24V AC220V信号灯DC24V AC220V L1级计算机系统 L1级多采用可编程序控制器 PLC 和及少部分DCS 现场总线PROFIBUS DP 工业微机人机接口 HMI 构成L1 基础自动化 系统 完成自动化过程检测与控制 传动设备的直接数字控制 顺序逻辑联锁控制 数据采集与操作监视等 六 基础自动化L1系统 L1系统基本功能 生产过程的参数控制 联锁和顺序控制图形显示与操作各设备运行状态监视事故报警 越限报警数据的采集与传送通过现场总线实现基础自动化各控制站间的通讯接受上位机的指令实现编程 打印文件等功能报警信息自动记录 七 L1的硬件配置 PLC控制系统其硬件主要包括 上位系统包括 操作站 服务器 下位系统包括 控制器 I O模块 电源模块 通讯模块 控制网通讯模块 I O模块种类 AI 4 20mA DCAO 4 20mA DCDI 24V DO 24V 高速计数模块 热点阻模块 智能模板块 隔离器 以太网交换机 控制系统机柜 现场操作箱 八 可编程控制器 采用 PLC选用AB公司控制系统Controllogix5555 RSLogix5000专业版在 离线编程软件 PLC选用SIEMENSS7 400系列 PLC编程软件 Step7I O模块留有总点数20 的余量 PLC可编程控制器 PLC系统按工艺及控制区域划分 所涉及的控制功能及工艺要求以可靠性和安全性为前提 其中转炉主控电气室的PLC有以下五部分 其它按工艺就近布置 采用现场总线连接 转炉本体电气PLC 转炉本体仪表PLC 转炉投料系统PLC 转炉副枪系统PLC 转炉底吹系统PLC L1级网络系统结构 大量使用远程IO和现场总线的数字化通信 增强控制领活性 降低了系统造价 ControlNet 2008XUANUANSTEEL 七 HMI操作员站 HMI操作站作用 HMI软件的操作站通过Ethernet网络对系统中的PLC站进行数据采集及过程的监控 操作站与控制器等相互通讯 实现数据显示 流程图画面 报警画面 趋势曲线显示 历史数据存储查询 报表打印及整个过程管理的控制 通过人机对话 可修改设定值 也可直接操作控制设备的运行 各操作站监控画面的设计以满足其工艺生产监控 操作的要求为准 体现画面美观 切换方便 操作简单 集中与分散相结合等特点 HMI开发版软件 SIEMENSWinCCA BRSView32WONDERWAREINTOUCH10 0要求HMI系软件统的开放式设计可容易地与Microsoft产品共享信息 数据库与ODBC兼容数据库 可以利用MicrosoftAccess浏览数据库 无需导入或导出文件或单独运行应用软件 可将MicrosoftExcel电子表格 Word文档 和Access数据库放入画面 库模版比较丰富 通过RSSQL软件提供与企业数据库的高效连接能力 提供DDE OPC服务器 操作站监控HMI 转炉HMI分类 主菜单画面系统工具画面各生产流程过程监视画面各设备控制操作画面供配电系统电源监视 操作画面参数设定 实时调整画面工艺参数监视画面活动报警监视画面报警汇总监视画面过程参数趋势曲线监视画面 转炉本体监控HMI HMI HMI HMI主要功能 通过主菜单画面可以进入要监视或操作的子画面 使用系统工具画面可以进入系统应用帮助 修改系统日期等 操作画面可以通过键盘 鼠标对需要控制的设备进行操作 工艺参数画面可监视各系统运行的流量 压力 温度 电机电流等运行参数可定时打印成日 月报表 活动报警监视画面在设备出现故障时发出报警 并实时打印成文件 提供报警内容 发生时间 操作人员确认时间和报警的恢复时间 报警设定画面主要需要经常修改报警值的参数进行修改设定 该画面需要一定的权限 趋势画面可以进行势笔的选择 趋势图的放大与缩小 趋势曲线的统计分析功能 趋势笔的时间值以及对应的实时值 趋势图的打印供配电系统电源监视 操作画面对高压开关柜的受电 分段 动力变压器回路 电流等信号状态进行监视 故障报警监视 八 工程师站 工程师站 运行A BRSLogix5000 在HMI操作站上安装操作系统 各种编程软件 SIEMENSSTEP7等编程软件 工程师站的HMI软件支持网络编程功能 通过网络上的任何一台工作站 可以对网络上的任何一个PLC控制站进行编程 组态及调试 九 网络结构 网络拓扑结构 采用工业以太网Ethernet和现场总线相结合方式 采用TCP IP通讯协议 主站之间及操作员工作站采用为以太环形网 带宽为100M 每架DP网内的主站通过Profibus DP或ControlNet总线下挂远程工作从站 I O 交流变频器 各类仪表执行器 转炉区网络拓扑结构 十 控制系统的操作模式 控制系统中的操作模式 机侧手动 远距离集中手动 紧急操作 半自动 自动 计算机控制 操作方式的优先级 现场优先于中央的原则 根据各机械设备的运行特点及控制的要求 将采用不同的操作模式 十 控制系统的操作模式 机侧手动 用于维检与调试 远距离集中手动 由操作人员在控制室的操作站 或操作台 上直接进行单个设备的操作 紧急操作 为了防止产生重大事故 对某些设备在非常的情况下必需采取紧急操作 在此情况下脱离过程计算机 脱离PLC 由操作人员直接对设备进行操作以便及时地使设备恢复原位或安全位置 半自动 PLC控制 当某个生产程序按预定的程序进行到某一段之后 自动停止程序的运行 待人工确认后 再自动运行余下的程序 自动 由人工进行必要的参数设定 设备按予定的程序自动运行 计算机控制 基础自动化级接受来自上位机的指令控制设备的运行 不须进行人工的设定或干预 十一 L1各控制器完成的测控内容 转炉本体 氧枪升降枪位检测控制 氧枪钢丝绳张力检测 联锁 停枪控制 转炉吹炼计时控制 冶炼控制 转炉倾动位置控制及联锁 转炉炉前挡火门的控制 转炉顶吹系统氧气流量 压力检测 及低压联锁提枪控制 转炉顶吹溅渣护炉氮气流量 压力检测 控制 十一 L1各控制器完成的测控内容 转炉氧枪冷却水流量 压力及温度检测 联锁控制 转炉炉区设备冷却水流量 压力及温度检测 联锁控制 氧枪插入孔氮封氮气流量 压力检测 控制 供氧 氮 氩等介质总管流量 压力检测 控制 阀门气源气体 氮气 的压力检测 控制 转炉钢水 烟道烟气温度检测控制 废钢 铁水 钢水的称量累计 十一 L1各控制器完成的测控内容 转炉本体散状料投料高位料仓料位检测 熔剂称量斗称量检测 联锁控制 熔剂汇总斗称量检测 联锁控制 铁合金称量斗称量检测 各称量斗 汇总斗给料机 下料阀门的顺序控制 十一 L1各控制器完成的测控内容 3 铁合金烘烤 投入 用于铁合金料仓料位检测 合金加热 煤气压力 流量调节等 辅原料及铁合金投料控制 包括变频的振动给料 称量配料系统以及其他相关工艺设备的过程检测 设定及顺序控制 副枪控制器功能 氧枪交换 升降 速度控制副枪旋转 升降 速度控制探头的安装 拔取 回收控制钢丝绳张力检测与机电一体品的信息交换 4 氧副枪 十一 L1各控制器完成的测控内容 5 转炉上料 皮带机的顺序控制 起停连锁 料流检测及跟踪 皮带顺序起停控制 皮带称称量控制 地下料仓振动给料器控制 卸料小车位置卸料推杆的自动定位连锁控制 除尘阀的自动连锁控制 上料系统的多级报警检测控制 十一 L1各控制器完成的测控内容 十一 L1各控制器完成的测控内容 6 余热锅炉余热锅炉烟道冷却水压力 流量检测 汽包水位监测及复合调节 汽包压力 温度检测 汽包出口蒸汽流量检测 压力检测 调节 循环水泵入 出口压力检测 给水泵出水温度 压力检测 十一 L1各控制器完成的测控内容 7 烟气净化除氧器水箱水位检测 除氧器进水温度 压力检测 进水调节 进除氧器蒸汽压力 温度检测 进汽压力调节 蓄热器压力 液位检测 压力调节 调压阀组前 后压力检测 蒸汽母管压力检测 汽包放散等阀门的联锁 控制 循环水泵的检测 十一 L1各控制器完成的测控内容 8 转炉一次风机房总管煤气流量检测 风机入口烟气压力检测 风机出口烟气压力检测 调节 风机放散烟气 平衡阀后 压力检测 风机进出口烟气温度检测 风机 电机定子 轴承温度检测 风机各阀 三通阀 紧急放散阀 风机叶轮 冲洗水通断控制 吹扫蒸汽通断控制 风机出口 冷端 煤气成份分析 CO O2含量检测 煤气放散 回收控制 车间CO含量检测 报警 吹扫N2 阀门气源N2压力检测 控制 风机启停 运行联锁 控制 十一 L1各控制器完成的测控内容 9 煤气柜 煤气加压机煤气柜内煤气温度 压力 储量检测 煤气柜柜位高度 活塞升降速度检测 报警 联锁 煤气柜内活塞顶CO含量检测 报警 煤气柜出口煤气O2含量检测 报警 联锁 煤气加压机进出口温度 压力检测 煤气加压机出口总管流量检测 煤气加压机给水 排水压力 温度 流量检测 转炉煤气压力检测 调节 十一 L1各控制器完成的测控内容 10 LT干法除尘控制项目蒸发冷却器和粗输灰系统电气控制 包括EC泵站 静电除尘器本体和细输灰系统电气控制 包括高压电源控制柜 加热振打系统 刮灰输灰系统和稀油润滑系统 ID风机变频器控制系统 切换站控制系统 包括液压站控制系统 煤气冷却器控制系统 ET200M PROFIBUSDP EC PLC系统 以态网 转炉主控室 现场电气室 EP PLC系统 GC PLC系统 ID风机变频器 EP高压控制柜 接转炉PLC系统 1 HMI 2 HMI 3 HMI 4 HMI 转炉干法除尘系统图 十一 L1各控制器完成的测控内容 11 循环水系统 采用国产DCS系统 循环水系统为整个炼钢车间各工艺设备 包括为转炉 连铸机等系统供水 其测控项目如下 各泵组出水压力检测 各泵组出水总管温度 压力 流量检测 补给水压力 流量检测 吸水井水位检测 各组泵的泵及电动阀门控制 十一 L1各控制器完成的测控内容 12 折罐间铁水称量 折罐间的电气控制 铁水称量包括 跟踪 空罐称重 倒铁水称重 再称重 倒空 铁水罐完成授铁 除渣 跟踪 实绩收集 实绩称重收集实绩收集 实测铁水温度 接收L2控制计算 铁水装入量计算 等 十一 L1各控制器完成的测控内容 13 铁水预处理主要检测和控制项目氮气总管 支管流量压力 流量指示 高低报警和连锁 料仓高中低料位显示 高低料位报警 称量斗充压氮气压力 流量指示 调节 称量斗称量 烘烤箱煤气压力 流量 温度指示 流量累计计算气动扒渣机空气压力 轨道衡称量 搅拌头冷却气体压力 流量指示 给料程序控制 包括料仓充压 均压 料仓流化输送 称量斗充压 均压 称量斗流化输送等 十一 L1各控制器完成的测控内容 14 废钢加料间 渣处理站废钢加料间配料控制功能包括 接受炉前L2发来的废钢配料信息 跟踪 称重 废钢配料 品种类别 槽号 实绩收集 废钢称重实绩 渣处理站 磁选设备电气 仪表控制 水池液位测量 变频电机控制等 十一 L1各控制器完成的测控内容 15 二次除尘 二次除尘 脱硫除尘 折罐间除尘 精炼炉及上料系统除尘系统 风机电机采用高压变频控制 控制风机电机的起停 速度调节 PLC控制站通过网络采集前端工艺运转情况和相关参数 工艺就近控制器控制阀门的开起和关闭 达到节能环保的效果 十一 L1各控制器完成的测控内容 16 转炉底吹 炉后钢包吹氩 底吹阀门站 气包压力 流量检测 供氮 氩等介质总管流量 压力检测 控制 阀门气源气体 氮气 的压力检测 控制 底吹氮气 氩气流量控制及监视 炉后钢包吹氩控制 底吹吹堵控制 十一 L1各控制器完成的测控内容 17 蓄热式钢包烘烤器站 利用换向阀 使得高温助燃空气和煤气预热到1000 左右 实现稳定 高效 节能燃烧 烧嘴和蓄热体制在一起 成对的布置在钢包盖上 两个烧嘴中 A处于燃烧状态时 另一个烧嘴B处于蓄热状态 高温烟气经过处于蓄热状态的B烧嘴喷口 流过蓄热体 将蓄热体加热后以100 150 的温度经换向阀及排烟系统排入大气 达到设定时间 设定温度后 A B两组烧嘴交换其工作状态 实现对钢包的加热 十二 现场总线在转炉控制系统的应用 现场总线在转炉控制系统的主要应用 散状料加料称量控制 转炉氧枪系统 各个分控制站 一些特殊仪表 电气 采用的现场总线有 Profibus DP DeviceNet等现场总线定义 安装在生产过程区域的现场设备 仪表与控制室内的自动控制装置 系统之间的一种串行 数字式 多点通信的数据总线 现场总线 Fieldbus 技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术 现场总线技术 现场总线技术 是使用一根通信电缆 将所有具有统一的通信协议通信接口的现场设备连接 这样 在设备层传递的不再是I O 4 20mA 24VDC 信号 而是基于现场总线的数字化通信 由数字化通信网络构成现场级与基础级自动化监控及信息集成系统 传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统其主要特点是 现场层设备与控制器之间的连接是一对一 所谓I O接线方式 信号传递4 20mA或24VDC信号 现场总线是3C computer control communication 技术向现场设备发展的结果 L2 过程控制计算机系统 L2 过程控制计算机系统 一 L2设计目标 以炼钢 连铸 轧线一体化管理为目标 遵循统一部署 统一规划 全流程覆盖 投产后炼轧厂物流 信息流的统一和畅通 实现整个厂区生产的动态优化 将提高工厂生产活动过程中数据的及时性 准确性 为MES系统提供准确 完整的基础数据 将提高生产调度整体水平 通过对生产进行实时检测和控制 对主要生产作业情况及关键生产设备进行动态检测和控制 增强各生产环节的应变能力 以保证低成本 高质量 均衡生产 L2系统的建立可以支持对生产过程进行持续的优化 二 转炉L2主要程序模块 工序生产管理工序过程跟踪工序实绩收集工序设备管理工序过程控制工序数学模型工序画面和报表 L2 过程控制计算机系统 L2 过程控制计算机系统 三 L2计算机系统硬件 系统软件 网络规格炼钢L2过程控制计算机采用多层C S系统结构统 采用容错服务器作为数据库服务器用于业务数据的存储和访问 硬件容错采用DMR TMR 双模冗余 三模冗余 方式 应用全透明 零切换时间等 安装Oracle10G企业版数据库 服务器操作系统多选用REDHATLINUXAS4Server L2 过程控制计算机系统 LINUX操作系统 相比MSWINDOWS系列操作系统有以下的优点 系统具有开放的源代码 病毒及安全漏洞少 系统相对安全 可靠性高 运行ORACLE数据库的效率要比在windows平台下效率高 L2 过程控制计算机系统 网络核心通讯方式 L2和L1之间的通讯是通过各系统使用一台通讯前置机来实现的 其核心通讯方式是选用了OPC的方式和L1系统的HMIServer进行数据交换 此通讯前置机选用高端的高配置的台式商用机器 然后安装Wonderware公司的FSGateway软件作为OPCSERVER 它是一个协议转换软件 用来实现DDE SuiteLink OPC协议的相互转换 使用FSGateway 你可以把DDE SuiteLinkServer转换成OPCServer L2 过程控制计算机系统 计算机系统硬件 服务器数据服务器 应用服务器 数据库4套StratusFT4300机架式容错服务器面是具体的规格 2 IntelXeonMPCPU3 2GHz 4G内存 2 74GB 2 160GB DVD光驱2 双口PCI X10 100 1000千兆网卡LINUXAS4Server42U服务器机柜3套42U机柜及其全套机柜套件机架式多功能16A计算机电源插座X2 标准键盘 鼠标 17 LCD显示器 8口KVM L2 过程控制计算机系统 通讯前置服务器通讯前置机DELLOptiplex745或HPDX77008套英特尔 奔腾 4处理器3 0GHz 内存2G 硬盘160GB 16XDVD 19 LCD 1 44MB软驱 集成千兆以太网 标准键盘 PS 2 双按键光电鼠标 USB 键盘 鼠标 显示器延长线WindowsXPProfessionalwithSP2 中文版 WONDERWAREFSGATEWAY L2 过程控制计算机系统 终端及其它计算机设备机房开发调试用 DELLOptiplex745或HPDX77008套英特尔 奔腾 4处理器3 0GHz 内存1G 硬盘160GB 16XDVD 19 LCD 1 44MB软驱 集成千兆以太网 标准键盘 PS 2 双按键光电鼠标 USB WindowsXPProfessionalwithSP2 中文版 现场操作用 DELLOptiplex745或HPDX770014套英特尔 奔腾 4处理器3 0GHz 内存1G 硬盘160GB 16XDVD 19 LCD 1 44MB软驱 集成千兆以太网 标准键盘 PS 2 双按键光电鼠标 USB WindowsXPProfessionalwithSP2 中文版 L2 过程控制计算机系统 铁水预处理L2计算机 铁水预处理L2计算机管理二个折罐站 三条脱硫预处理线 主要完成对铁水倒罐站的受铁称量 脱硫处理等过程的操作 控制及管理 功能处理范围 从折罐 测温取样 脱硫 扒渣 测温取样 到铁水包吊走为止 受铁称量 受铁操作工根据接收的铁钢对应计划 进行人工配车处理 即设定铁水称量的混铁车号和铁水包号 然后按计划称量值从混铁车中倒出铁水的过程 称量完毕后将进行测温取样 脱硫处理 根据钢种目标硫的上限值 在搅拌桨搅拌铁水的同时 按模型的计算结果 往铁水中加入脱硫剂 L2 过程控制计算机系统 铁水预处理L2主要实现功能 铁水信息管理 包括混铁车信息 状态的管理 铁水计划管理铁水称量作业管理 铁包对应管理 铁水包秤量实绩管理 铁水包和炉次对应管理 铁水包内实绩收集脱硫作业跟踪 跟踪脱硫作业的过程 从包到达 处理开始 处理终了 到包离开 脱硫实绩收集 收集脱硫作业实绩 包括投料实绩 喷吹实绩 成分 温度等 铁水包管理 对铁水包的使用寿命 状态 状况进行管理 模型计算与控制设定脱硫模型 按实际铁水成分 目标铁水成分 铁水量等数据 根据静态模型标准表计算脱硫剂 CaFCaO以及Almix的量 L2 过程控制计算机系统 L2 过程控制计算机系统 铁水预处理L2主要通信接口 与L3计算机系统主要接收来自L3的混铁车铁水信息 铁水包计划 和铁水秤量计划 向L3发送铁水秤量实绩 脱硫实绩和预处理运转状况 与转炉计算机系统主要接收转炉的铁水需求预定量 铁水装入实绩 转炉运转状况和转炉处理后主要生产实绩 向转炉L2发送铁水秤量实绩 预处理脱硫后生产实绩 预处理运转状况 与分析计算机系统接收来自分析计算机的铁水预处理前后的铁水分析成分 向分析计算机发送铁水分析预定试样代码 与基础自动化系统跟踪混铁车倒灌的过程和铁水包秤量实绩 跟踪铁水包内成分重量温度 跟踪铁水包脱硫过程 包括从包到达 处理开始 处理结束 包离开 收集脱硫作业实绩 向基础自动化发送处理铁水预定量 向基础自动化发送脱硫作业指导 L2 过程控制计算机系统 转炉L2计算机系统转炉L2计算机实现二个转炉的L2过程控制和跟踪 功能处理范围 从废钢秤量到主辅原料装入 经吹炼 测温取样 出钢 钢包吹氩 排渣直到钢包吊走为止 主要完成对装入炉子的主辅原料量计算 废钢秤量 炉子装入到出钢终了 整个过程的跟踪控制和管理 主原料计算 根据接收的出钢计划和制造命令 并根据钢种和目标出钢量进行人工铁水比冷铁比分配计算 废钢秤量 根据主原料计算结果和钢种的废钢配比规制 决定废钢秤量牌号和秤量顺序 炉次跟踪和控制 跟踪炉次从装入到出钢的整个过程 并在不同的阶段进行氧枪高度 吹氧量 付原料投入 合金投入等的控制指导 L2 过程控制计算机系统 转炉L2计算机系统主要实现功能 生产管理信息的处理 制造标准 作业标准的接受 接受从L3送来的转炉制造标准 作业标准 并存入标准相关的数据库中 制造命令接收处理 接受从L3送来的制造命令 炉次命令 进行相应的处理 并存入命令相关的数据库中 出钢计划接收处理 接收出钢计划 排出各炉子的生产计划顺序和冶炼钢种 冶炼方式 并按计划向L1下达生产指导 钢种变更接收处理 在生产过程中实时调整生产的钢种 炉次确定处理 根据最后决定成分判定最终决定钢种 炉次确定结束后 该炉次的实绩不再进行调整 分析成份数据管理 接收全厂检化验计算机系统有关精炼钢水成分的分析处理结果 分析数据存入数据文件 该信息作为操作指导和生产控制参数 精炼 连铸工序的实绩管理 接收精炼 连铸L2计算机系统的炉次作业实绩 并存入数据文件 该信息作为操作指导和转炉生产控制参数 L2 过程控制计算机系统 铁水称量与预处理实绩的收集 根据计划和命令 向预处理计算机发送铁水需求量 接收从铁水预处理来的铁水秤量实绩和预处理后实绩 废钢秤量作业指导和实绩收集 根据计划和命令 向L1发送废钢需求量 收集废钢秤量实绩 转炉状态跟踪处理 跟踪从废钢装入 铁水装入 吹炼开始 吹炼终了 出钢开始 出钢终了 排渣开始 排渣终了等炉次跟踪信息 并向相关L3和L2系统发送运转状况 实绩数据收集 收集冶炼实绩数据 包括各时间点的处理开始时刻 处理结束时刻 主付原料投入量 气体消耗量 煤气回收量 能耗 合金投入量 设备使用情况等 控制计算和设定 向L1下达氧枪高度方式 氧气流量方式 气体切换方式 付原料投入方式等 基础自动化可根据方式选择或遵照L2下发的方式进行自动或CPU方式吹炼 L2 过程控制计算机系统 L2 过程控制计算机系统 转炉L2计算机主要通信接口 与L3计算机系统接收来自L3的作业标准 制造标准 制造命令 出钢计划 钢种变更 炉次确定等信息 向L3发送电炉转炉生产实绩 设备运转状况等信息 与预处理L2计算机系统向预处理计算机系统发送铁水需求量 设备运转状况 接收预处理计算机系统的秤量实绩 脱硫实绩和运转状况 与分析计算机系统接收从分析计算机来的电炉钢水分析成分和渣样成分等 向分析传送预定试样号 与精炼计算机系统向精炼系统发送转炉和电炉的作业实绩 运转状况 接收精炼系统的作业实绩和运转状况 L2 过程控制计算机系统 与连铸计算机系统向连铸系统发送转炉的作业实绩 运转状况 接收连铸系统的作业实绩和运转状况 与转炉基础自动化系统转炉内实绩 温度 成分 能耗 材耗等 钢包内实绩 收集钢包内温度 成分 材耗 钢水温度与测定时刻 吹氩实绩 收集吹氩开始时刻 结束时刻和氩气使用量 电炉冶炼过程 模型 实绩 收集对应冶炼过程实绩 生产实绩 钢包的钢水重量 钢包的钢水渣量 时刻 时间实绩 废钢装入时刻 铁水装入时刻 测温采样时刻 出钢开始时刻 出钢结束时刻 其它时刻 其它冶炼实绩 冶炼开始时的年 月 日 班号 组号 钢水返送理由 保温材牌号代码 保温材使用量 钢包使用炉数 L2 过程控制计算机系统 转炉L2计算机系统数学模型主要包括主原料计算 液面计算 终点控制模型和合金模型 主原料计算 依照转炉出钢收得率情况和铁水配比情况 根据目标出钢量计算所需铁水量和所需废钢量 液面计算 根据转炉的几何尺寸 主原料的装入量和转炉炉衬的侵蚀情况计算转炉的装入液面高度 包括液面推定计算和液面学习计算 终点模型 主要由静态模型和动态模型组成 静态模型由静态计算 造渣材计算 静态学习计算组成 动态模型由动态模拟计算 动态实时计算和动态学习计算组成 L2 过程控制计算机系统 精炼L2计算机系统精炼L2计算机系统控制范围包括 三期精炼 1个LF 二期精炼 1个LF 1个RH 功能处理范围 从钢包到达 经合金投入 处理开始 测温采样 钢包吹氩 处理结束直到钢包吊走为止 L2 过程控制计算机系统 精炼L2计算机系统主要实现功能 生产管理信息的处理 制造标准 作业标准的接受 接受从L3送来的电炉制造标准 作业标准 并存入标准相关的数据库中 制造命令接收处理 接受从L3送来的制造命令 炉次命令 进行相应的处理 并存入命令相关的数据库中出钢计划接收处理 接收出钢计划 排出各炉的生产计划顺序和冶炼钢种 冶炼方式 并按计划向L1下达生产指导 钢种变更接收处理 在生产过程中实时调整生产的钢种 L2 过程控制计算机系统 炉次确定处理 根据最后决定成分判定最终决定钢种 炉次确定结束后 该炉次的实绩不再进行调整 分析成份数据管理 接收全厂检化验计算机系统有关精炼钢水成分的分析处理结果 分析数据存入数据文件 该信息作为操作指导和生产控制参数 转炉 连铸工序的实绩管理 接收转炉 连铸L2计算机系统的炉次作业实绩 并存入数据文件 该信息作为操作指导和精炼生产控制参数 L2 过程控制计算机系统 作业过程跟踪接受精炼LF RH L1控制系统送来的从钢水包到达精炼LF炉 RH炉钢水承接位开始 经LF RH精炼处理后钢包吊出处理位置结束为止的一连串设备动作信号及按钮信号等作业事件信号 根据事件信号 在逻辑判断后掌握各设备和作业状态的迁移 进行跟踪 跟踪LF RH炉当前精炼的基本情况 包括作业时间 进站时刻 出站时刻 通电时间 精炼时间 喂丝时间等 L2 过程控制计算机系统 实绩数据收集接受精炼LF RH LATS各个L1控制系统送来的精炼作业过程中的各种过程值 进行收集 收集的精炼实绩可能包括 吹氧开始 吹氧终了 氧气压力 氧气流量 总氧耗 氧枪枪位 通电开始 通电终了 功率曲线 电耗 搅拌开始 搅拌终了 搅拌气体类型 搅拌气体耗量 喂丝开始 喂丝终了 丝线类型 丝线长度 丝线重量 氩气压力 氩气流量 总氩耗 氮气压力 氮气流量 总氮耗 蒸汽压力 蒸汽温度 抽真空时间 真空度等测温时刻 钢水温度 氧活度 氢活度等温度信息 原料实绩包括 合金量 副材量 喂丝量 钢水量 渣量等 精炼状态跟踪处理 跟踪从钢包到达 处理开始 处理结束 钢包离开等炉次跟踪信息 并向相关L3和L2系统发送运转状况 L2 过程控制计算机系统 精炼L2计算机系统主要通信接口 炼钢L3系统的通信接收炼钢MES系统的标准 命令 计划 炉次确定 钢种变更等电文 并进行相应的处理 发送RH LF LATS炉精炼侧的作业实绩 运转状况 设备状况等信息给炼钢MES系统 与各个L1系统的通信接收来自RH LF LATS炉各个PLC系统的非周期事件电文 进行数据的相关处理 定周期去读RH LF LATS炉各个PLC系统的周期电文 进行数据的相关处理 将设定数据写到RH LF LATS炉相关的PLC系统 L2 过程控制计算机系统 与转炉L2计算机系统的通信接收转炉的作业实绩 运转状况等电文 并进行相应的处理 发送RH LF LATS精炼侧的运转状况电文 炉次实绩 设备状况等给转炉L2计算机系统 与连铸L2计算机系统的通信接收连铸的运转状况 定周期浇铸信息等电文 并进行相应的处理 发送RH LF LATS侧的运转状况 精炼实绩等电文给连铸L2计算机系统 与快分计算机系统的通信根据快分计算机系统的取样指令 将该炉次的所有钢水试样品交付给快分计算机系统的炉前快分分析室 接收快分计算机系统传送的分析结果 对数据进行 L2 过程控制计算机系统 精炼L2LF炉数学模型能量平衡模型 在钢水测温及加热阶段 根据初始钢水温度 出钢量 钢水成分分析值 出钢时间 按热平衡原理计算在LF炉处理结束时达到目标钢水温度所需要的电能 包括供电变压器的工作点 和设定值 给PLC设定进行升温速度控制 合金模型 根据出钢量 钢水成分分析值以及铁合金的成分值 计算达到目标钢水成分所需的铁合金投入量 经过操作人员的判断后给PLC设定 L2 过程控制计算机系统 脱氧计算模型 根据最新的钢水游离氧值 计算出达到目标游离氧下的所需铝量 用于脱去残余的游离氧 造渣脱硫模型 建立LF过程脱硫的速度控制模型 以利于现场操作人员在确定炉渣成份和钢液的脱氧状况后 迅速计算出达到目标硫含量所必须的处理时间 或者由钢 渣成份和钢液现有温度所决定的处理时间 对精炼结束时所能达到的硫含量心中有数 还可以指导操作工如何造渣 模型同时考虑精炼搅拌强度对脱硫速度的影响关系 L2 过程控制计算机系统 精炼L2RH炉数学模型RH模型有如下模块组成 静态推定碳模型 不但包括自然脱碳进程中的钢水含碳量推定计算 也包括了在强制脱碳进程当中的钢水含碳量推定计算 该模块根据起始碳和氧浓度 依据钢水温度 真空度和吹氧流量 钢水中的碳和氧浓度的平衡关系 推算出当前的钢水碳含量 动态推定碳模型 由动态推定碳模型和参数自校正模型组成 根据初始钢水的碳浓度 利用实时采集的废气分析成分 CO CO2 O2 废气流量及压力 等数据 计算出从钢水中脱去的碳量 计算出当前的钢水含碳量 L2 过程控制计算机系统 合金计算模型 根据当前的钢水成分及目标钢水成分 计算出在各种限制条件下 在满足最优成本的前提下 计算出各类合金的添加量 本模型的核心是线性规划算法 该算法采用成熟的单纯型法 并加入了整数规划功能 还有添加的合金重量对于原钢水重量的影响和收得率计算 成分预报模型 根据原始钢水成分 添加的合金