引論：我們為您整理了1篇高爐自動化控制系統研究范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。

高爐自動化控制系統研究:高爐噴煤自動化控制系統研究與應用

摘要：針對高爐噴煤成本高，噴吹效果差，影響生產效率的問題，對該廠高爐噴煤系統進行了重新設計和優化。該系統已經進行了近一年的使用，降低了對原料的要求，從而降低了生產的成本。在生產過程中增加了自動控制的集成程度，實現了自動加壓、卸壓、噴吹和倒罐的控制，提高了該生產階段產品的配比精度，達到了預期的效果。

關鍵詞：PID調節 ；以太網；控制

1概述

江蘇某鋼廠高爐工程噴煤是2×1080m3高爐工程的一個子項目，為提高鐵產量、節焦降耗而開發的一個項目。在傳統的生產過程中，對高爐的噴吹的是粒狀的煤，噴吹效果差，而且對煤質的要求比較高。在該工程中，實現了對煤粉的噴吹，大大節約了原料的成本，并且實現了各個系統的連鎖控制，噴吹過程中罐壓、噴吹量的PID調節，也大大節約了人力，實現了的自動控制。

1.1煙氣爐系統

系統為制粉系統提供干燥原煤和輸送煤粉的干燥氣，干燥氣為熱風爐廢氣與煙氣爐煙氣的混合氣體，主要采用熱風爐廢氣，不足熱量由煙氣爐煙氣補充。為了保障磨煤系統所需的一次風量31000—53800Nm3/h，入口溫度180—250℃的混合干燥氣。熱風爐廢氣與煙氣爐煙氣混合后，經一臺高溫風機吸送至磨煤機用以干燥原煤和輸送煤粉。為了保障磨煤系統所需的一定溫度、一定流量的一次混合干燥氣，必須實現干燥氣流量和溫度的動態調節，使出口溫度處于規定值內，并通過磨煤機出口溫度變化情況進一步控制和調節磨煤機入口的熱風爐廢氣調節閥的開度。

1.2制粉系統

制粉系統主要包括給煤機系統、磨煤機系統、稀油站系統、布袋收塵器系統、主引風機系統、螺旋輸送機系統。其中給煤機可以從上位機控制，也可以從設備帶來的PC控制。

1.3噴吹系統

噴吹系統主要是及時向高爐輸送煤粉，每座高爐都設計有兩個噴吹罐，細煤粉利用自重從煤粉倉落到噴吹罐中，并用氮氣充壓。當一個噴吹罐裝滿煤粉并充壓到壓力設定值后，即準備噴煤（作為待用罐）；當另一個正在噴吹的噴吹罐（操作罐）一旦噴空時，待用罐就與煤粉輸送管道接通，在一個短暫的過渡時間后，噴空的操作罐開始卸壓，裝煤粉和再充壓的另一個循環。通過程序控制實現了自動倒罐的過程，補壓自動控制，補氣自動控制，自動噴吹控制，空壓包氮壓包自動壓力控制，高溫時自動充氮降溫，故障時可實現安全聯鎖保護。

2系統配置

該控制系統采用WINCC畫面監控軟件和STEP7編程軟件對所有設備進行計算機監控和自動控制，主要實現了生產工藝設備的自動/手動啟停及聯鎖保護、工藝數據的自動采集和處理、PID回路的自動調節、工藝畫面動態顯示、歷史和實時趨勢顯示紀錄、緊急停噴報警等功能。該系統由煙氣爐、原煤儲運、制粉、噴吹四部分組成，其中原煤儲運、煙氣爐、制粉有一套PLC系統，AB罐噴吹一套單獨的PLC系統。該工程采用西門子系列可編程控制器，西門子系統是具有快速處理能力的專用計算機系統，是模塊化、可擴展的體系結構，是用于工業和制造過程實時控制，具有體積小、內存大、處理速度快、組態靈活和便利用戶支持的特點，在支持新技術的同時，提高了性能價格比。運用STEP7軟件對PLC系統組態編程，STEP7即可以進行復雜的儀控，又可以進行常規的電氣控制。

每個控制系統通過以太網進行數據傳輸和現場設備的控制。共設在同一個個控制室，兩臺上位機， 各上位機之間通過交換機互聯，其中由于原煤儲運控制室距另外的控制室較遠，為確保數據傳輸的性，兩臺交換機通過光纖介質互聯，其他上位機及PLC之間通過雙絞線互聯。高壓變頻監控站通過MB+網控制變頻器的頻率。該網絡結構有兩種方式可以為將來與高爐聯網做準備，一是交換機預留光纖口，通過光纖與高爐進行數據通訊；一是通過CPU上的MB+口進行數據通訊，為以后的高爐聯網打下堅實的基礎，實現數據的透明化，具有不肯比擬的優越性。

3控制策略

3.1安全性

由于煤粉是易燃易爆物品，因而在煤粉的生產、運輸、噴吹的整個過程中，都要保障各環節的安全性。主要是在全過程監測、控制煤粉的溫度和粉塵中氧含量，在開、停機時進行消防充氮。

3.2參數控制強調重點

從經濟性和實用性出發，參數量控制只要抓住幾個關鍵點即可。一是控制磨煤機的給煤量和入磨一次風量使風煤比協調，二是根據高爐生產要求控制噴吹率。

3.3邏輯聯鎖簡繁適度

若邏輯聯鎖比較復雜的話，實際運行中因電氣接點的故障而影響系統自動運行的概率增大，尤其是因瞬間干擾而停機。因此要根據實際情況使邏輯聯鎖能簡而不繁。

3.4注意系統的易操作性和易維護性

制粉和噴吹的操作分別在各自的操作站上進行，操作畫面豐富、易操作，對引起停機的故障進行跟蹤記憶，在畫面上顯示，以便迅速排查處理。

4控制調節

4.1過程參數的調節

生產過程中重要的參數均能隨時進行調節，通過PID回路控制，使之維持在設定值左右，所有的PID回路都可以進行PV跟蹤，無擾動切換。所有進行監視和調節的參數，我們均可在工藝畫面中顯示出來，使操作人員易于觀察和調節。調節回路有三種工作方式：自動，半自動，手動。自動：由PLC自動調節閥門開度。半自動：由操作人員直接在畫面上調節閥門開度。手動：由操作人員用手操器操作閥門開度，畫面上跟蹤此閥門開度

4.2噴吹罐罐壓自動調節

為了保障噴吹量的穩定，須保持噴吹罐內壓力的穩定。通過調節補壓調節閥的開度可保持罐壓在設定值。該調節可由PLC根據設定值，反饋值進行PID運算后輸出調節值。

4.3噴吹量自動控制

在一定的噴吹壓力下穩定流化氮氣量，壓縮空氣補氣量的變化改變輸煤阻力和固氣比，此功能只需人工設定噴吹率設定值和罐壓，噴吹率調節是通過調節補氣調節閥來調節，補氣調節閥根據采樣數據，將設定噴吹率與實際噴吹率相比較，當設定值〉實際值時，將閥位開大，當設定值〈實際值時，將閥位開小。為了提高噴吹率，在工藝上采用了流化罐裝置，這對于控制噴吹率是有幫助的。自動控制程序框圖如圖1。

4.4自動倒罐

為保障高爐噴吹制粉的連續進行，每座高爐用兩個噴吹罐，當一個罐噴吹制粉時，另一個罐做準備工作待用，兩罐的工作轉換自動進行。

5生產后的效果

該系統已經進行了近一年的使用，降低了對原料的要求，從而降低了生產的成本。在生產過程中增加了自動控制的集成程度，實現了自動加壓、卸壓、噴吹和倒罐的控制，提高了該生產階段產品的配比精度，達到了預期的效果。

高爐自動化控制系統研究:衡鋼高爐基礎自動化控制系統介紹與運用

【摘要】主要介紹衡鋼高爐基礎自動化系統Ethernet、ControlNet、DeviceNet三級網絡結構，各系統PLC冗余配置情況及控制功能，各系統監控畫面HMI操作站配置情況及與PLC通信連接方式。

【關鍵詞】基礎自動化；網絡結構；A-B ControlLogix5000系列PLC；FactoryTalk View SE 畫面開發；HMI操作站；運用

高爐基礎自動化就象是高爐的控制神經系統，高爐要想安全、、穩定運行必須保障高爐基礎自動化系統的、穩定運行。衡鋼高爐基礎自動化通信網絡和PLC系統冗余，PLC與HMI監控畫面通過容錯服務器連接可以保障整個系統的、穩定運行。下文詳細介紹衡鋼高爐基礎自動化系統的網絡結構及各系統的配置與控制。

1.系統概述

衡鋼高爐主工藝三電控制系統的基礎自動化級采用了美國羅克韋爾公司生產的ControlLogix5000系列PLC控制系統，主工藝監控畫面爐頂系統、煤氣凈化系統、本體系統及出鐵場系統、熱風爐系統采用FactoryTalk View SE服務器版和槽下及上料系統、水處理系統、噴吹及制粉系統、水渣系統采用FactoryTalk View SE單機版。PLC與監控畫面之間采用美國公司生產的Ft2500系列容錯服務器進行連接，容錯服務器的高性保障了基礎自動化控制系統的性和穩定性，基礎自動化系統詳細結構參見基礎自動化配置圖，如圖1所示。

2.網絡構成

衡鋼高爐基礎自動化控制系統的網絡結構共計有3種網絡，PLC與監控畫面、二級系統的網絡采用標準的以太網，易于與廠級網絡相連，便于維護等。主工藝采PLC控制系統采用ControlNet網絡，網絡數據交換速度固定5M，具有較高的數據交換速度，可保障控制系統數據采集的實時性要求。與爐頂的探尺編碼器采用DeviceNet網絡，其網絡交換數據較高速度為500K，實際交換數據的速度視網絡長度和現場的實際情況來進行確定，因與編碼器的數據交換量有限，且實時性要求不是要求很高，可以滿足無料鐘爐頂的控制要求。

3.基礎自動化級

衡鋼高爐主工藝三電控制系統的基礎自動化級采用了美國羅克韋爾公司生產的ControlLogix5000系列控制器，槽下及上料系統、爐頂及本體系統、熱風爐及出鐵場系統、噴吹及制粉系統、水處理系統CPU采用冗余配置(I/O接口模件不采用冗余配置)，提高了關鍵系統的安全性和性。其它系統采用單CPU不冗余的配置，主工藝控制系統之間的數據通信采用生產者/消費者的方式進行數據通信。

控制系統采用三種網絡結構，HMI容錯服務器與控制站之間采用冗余的Ethernet網絡結構，HMI操作員站與容錯服務器之間采用不冗余的Ethernet網絡結構。控制站與I/O模件之間通信采用冗余ControlNet網絡進行數據交換，通信數據速率為5M。控制網與爐頂編碼器之間采用DeviceNet網絡進行數據交換，通信數據較大速率為500K。根據控制系統的特點采用不同的網絡結構，在保障安全性的條件下，選用合適的網絡類型

4.人機接口HMI操作站

主工藝系統(爐頂系統、煤氣凈化系統、本體系統及出鐵場系統、熱風爐系統)的電氣及儀表系統的畫面操作及監視系統采用的羅克韋爾公司的FactoryTalk View SE服務器版進行監控，共計4套。這4套HMI上的畫面可以共享，即這4套HMI可以操作與顯示相同的內容。槽下及上料系統有2套HMI操作站，為FactoryTalk View SE單機版進行監控，這2套HMI上的畫面可以共享，即這2套HMI可以操作與顯示相同的內容；水處理系統有2套HMI操作站，為FactoryTalk View SE單機版進行監控，這2套HMI上的畫面可以共享，即這2套HMI可以操作與顯示相同的內容；噴吹系統有3套HMI操作站，為FactoryTalk View SE單機版進行監控，這3套HMI上的畫面可以共享，即這3套HMI可以操作與顯示相同的內容；水渣系統有1套HMI操作站，為Rsview32單機版進行監控。

FactoryTalk View SE具有良好的監視、操作功能，是用于工藝設備運轉的人機接口裝置，把設備狀態和操作信息統一顯示到一個畫面窗口上，以高分辨率和多彩的畫面向操作員顯示工藝設備的狀態，操作員通過鼠標或操作鍵盤的簡單操作就可以實現工藝設備的運轉控制。圖2為衡鋼高爐HMI操作畫面。

5.電氣控制系統

主工藝的電氣及儀表控制系統采用羅克韋爾公司的ControlLogix PLC控制系統，共計7套，其中槽下及上料系統、爐頂及本體系統、熱風爐及出鐵場系統、噴吹及制粉系統、水處理系統CPU采用冗余配置，煤氣凈化系統、水渣系統采用單CPU控制，CPU與HMI容錯服務器采用冗余Ethernet網絡，CPU與I/O模件之間通信采用冗余ControlNet網絡，同時PLC供電采用冗余電源，控制系統的具體配置參見各系統配置圖。

6.基礎自動化級功能概要

1)槽下稱量系統：包括礦石和焦炭稱量控制、皮帶運輸、中間料斗裝料及稱量、稱量補正、焦炭水分補正、稱量斗的料空控制、料滿控制等。

2)上料皮帶系統：礦石、小塊焦稱量斗和焦炭中間料斗排料控制、上料皮帶運輸機的運轉控制和原料跟蹤控制等。

3)爐頂系統：爐頂裝料控制、爐頂設備時序控制、爐頂布料控制等。

4)熱風爐及余熱回收系統：三座熱風爐的送風順序控制及換爐控制，余熱回收系統控制、燃燒控制、送風溫度控制等。

5)煤氣凈化系統：重力除塵設備控制、布袋除塵設備控制、排灰時序控制、灰粉反吹時序控制、爐頂頂壓控制等。

6)煤粉噴吹系統：煤粉噴吹系統的噴吹設備控制等。

7)水處理系統：水處理設備聯鎖控制等。

8)高爐本體系統：冷卻水系統水溫、水壓及水流量測量，爐頂灑水控制，爐身靜壓測量，本體各部冷卻設備及耐火材料溫度測量及報警，出鐵場液壓站控制，出鐵場除塵閥及除塵風機、電機控制等。

7.基礎自動化系統在衡鋼高爐運用情況

該自動化控制系統從2009年衡鋼高爐開爐投入運行，生產過程中主工藝控制系統監控畫面的修改通過FactoryTalk View SE軟件在工程師站完成，如圖3所示。

PLC程序的開發和維護通過RSLogix5000軟件在工程師站來實現，如圖4所示。

單機版HMI操作監控畫面必須在操作站終端電腦上修改。發生故障可以通過HMI畫面故障報警窗口查看，也可以查看PLC程序來判斷原因。由于采用羅克韋爾公司AB系列PLC控制器與模塊，CPU采用冗余配置，當CPU發生故障會自動轉換到熱備CPU，模塊具有帶電拔插的特點，PLC基礎自動化級影響系統運行因素排除。系統網絡通過雙網線、雙交換器、容錯服務器來保障信息傳輸的。整個系統的運行必須通過平時的點檢發現問題及時處理才能長期平穩工作，在2010年發生過給PLC供電的一臺冗余電源損壞情況，當另一電源損壞就會造成該套PLC死機影響系統正常工作，因此應該認識到系統冗余必須時刻保障熱備設備的正常運行。

8.結論

本文通過介紹高爐基礎自動化的配置及網絡結構，可以認識到衡鋼高爐基礎自動化系統采用網絡和CPU冗余、容錯服務器等措施保障整個高爐基礎自動化系統運行的性、穩定性。經過近三年的運行，沒發生過任何系統故障。

高爐自動化控制系統研究:高爐熱風爐自動化控制系統

摘 要:高爐熱風爐自動化控制系統主要包含熱風爐本體控制、外圍設備控制以及液壓站控制等。高爐熱風爐自動化控制系統要求保障煉鐵生產過程中向高爐供風的連續性以及實時監控性,進而保障高爐煉鐵工藝穩定持續進行。

關鍵詞:熱風爐自動化控制系統 ；西門子PLC控制系統；熱風爐工藝

中圖分類號： TF578 文獻標識碼： A 文章編號：

熱風爐自動化控制系統具有控制設備多、設備位置分散、工藝操作順序嚴格，設備間聯鎖關系強、設備運行環境惡劣、安全性要求高等特點。基于PLC的高爐熱風爐控制系統,在考慮高爐煉鐵系統特點和要求的基礎上,充分利用了PLC性、穩定性、功能多樣性和擴展性好、易于使用等特點，為高爐冶金自動化提供了良好的個性化解決方案。

系統設計

熱風爐控制是集機械、液壓、電氣控制和計算機應用為一體的技術。以PLC為核心,集中與分散相結合，組成三電一體控制系統。本文依據某鋼鐵廠工藝要求組織設計，其熱風爐自動控制系統由1個西門子S7-400的PLC做控制核心，兩臺上位機做操作平臺。 S7-400PLC通過強大的以太網通訊功能與上位機進行通訊，接收上位機的操作指令。通過快速的掃描內部程序邏輯判斷需要執行的動作，發出命令，從而實現PLC核心控制作用。熱風爐自動化監控系統主要包括煤氣、助燃空氣、煙氣以冷風及熱風等管道閥門設備的監控，液壓站油泵、助燃風機等電氣設備監控，儀器儀表溫度、壓力、流量等參數的顯示與報警，自動換爐等部分。上位機的人機交互系統包括熱風爐操作系統、液壓站操作系統、附屬設備操作系統、儀表參數趨勢系統以及參數報警系統等五個子系統組成。利用西門子WINCC6.2組態軟件的強大功能實時高效的與S7-400PLC配合完成熱風爐系統的自動化監控任務。

為了確保操作的安全性,在主要依托PLC控制的基礎上增加電氣回路控制，便于應急就地操作與檢修時的設備操作。

1.1控制方式

對熱風爐自動化控制系統而言，一個高效、的控制邏輯是保障工藝執行的關鍵。軟硬件結合才能開發出實用、高效的自動化控制系統。PLC控制系統的核心控制邏輯我采用底層設計，頂層開發的邏輯模式。根據不同的條件要求分別建立相應的閥門電機控制模型。分離控制變量，將集控信號、故障信號、電氣合閘信號、液壓狀態信號、開閥、關閥等基礎控制信號分離出來單獨作為閥門模型的參考變量。而將閥門間的聯鎖關系單獨拿出來做分析，并最終形成一個指令脈沖序列。控制模型每個掃描周期內只接收指令脈沖信號的開閥或關閥指令并鎖存當前指令直至下個指令到來，并按要求發出控制命令。

該模式將邏輯關系最復雜的部分單獨處理，不用考慮底層基礎邏輯輸出。編程人員只需考慮工藝聯鎖關系，從而降低了邏輯關系的復雜性，簡化了程序，保障程序的簡潔高效以及安全性。

1.2 操作方式

整個熱風爐生產的操作畫面模擬現場，同時加入了自動換爐等功能。操作人員可以按照操作工藝要求進行操作，也可以在發出換爐指令后由PLC自動完成整套操作。正常生產運行情況下，操作員只需發出一個燃燒、悶爐或者送風的指令，PLC自動按照工藝要求完成換爐。這種方法簡單、安全、高效，實踐證明，效果非常好。只有在一些機械或電氣設備故障的時候才需要人工干預。并且系統融入了完善的報警功能，每一步的操作都有相關信號檢測，延時檢測報警等功能。開啟聯鎖控制后操作員每一步都必須按照工藝要求執行，否則會拒絕執行并給出警告提示，從而確保操作無誤。

2.系統功能

本文介紹的高爐熱風爐自動化控制系統是一個集順序控制,過程控制, 工況監視以及數據采集與管理為一體的三電一體化控制系統。對生產上所用到的電動機、液壓系統以及閥門及其相關成套機電設備的開關量進行控制,同時集設備聯動、自動聯動運行、設備單機調試運行、單步連鎖運行功能于一體。在過程控制中對開關量和模擬量進行數據的采集和處理,并帶有完善的報警功能。根據工藝要求設計的的歷史曲線趨勢圖、實時曲線趨勢圖、報警記錄等，有顯示和打印功能。

3.系統特點

熱風爐自動化控制系統采用PROFIBUS-DP總線網絡、工業以太網絡，分別將PLC系統本地主站與遠程I/O分站以及中心控制室計算機聯系起來構成一個分布式的控制系統,具體特點如下:

3.1自動化控制系統安全高效的性能

S7-400采用PROFIBUS-DP總線網絡，支持多個機架及設備擴展,通訊速度快。同時,配有品種功能齊全的功能模塊,充分滿足用戶各種類型的現場需求。即使在惡劣、不穩定的工業環境下,依然可正常工作；S7-400系列PLC性能穩定，功能強勁，速度快，提高了系統的性；在運行過程中,模塊可進行在線診斷，可以實時掌控PLC的運行狀態。

3.2熱風爐自動化控制系統冗余解決方案

基于高爐生產的連續性及設備、人身安全性的要求，系統采用電源冗余,電氣冗余,以及以太網絡冗余等方案。無論生產過程中哪個環節出現問題都可以快速響應從而不影響生產。因此在滿足工藝及建造成本要求的前提下較大限度地保障了系統的性及安全性。

3.3熱風爐自動化控制系統集中管理、分散控制

熱風爐自動化控制系統設計有本地主站和遠程I/O從站的網絡結構,并最終由系統主站統一管理系統內的設備,對于遠程I/O從站而言,其功能只負責數據采集與設備驅動。這樣的系統結構設計節省了電纜及施工成本,縮短了施工工期，既滿足了系統設備間聯鎖關系的要求,又滿足了系統設備位置分散的要求。

3.4 熱風爐自動化控制系統的開放性

熱風爐自動化控制控系統是一個開放性的系統。工業以太網、PROFIBUS-DP總線網絡是目前應用最廣泛和開放性好的工業通訊網絡,在各個行業都有廣泛的應用。系統軟件支持DDE、OPC、ODBC、SQL,同時提供了豐富的API編程接口,可以方便地進行系統擴展或與全廠輔控網、MIS和其他子系統進行無縫連接。通過工業以太網交換機可以與高爐生產的其他工藝系統聯網，便于數據交互以及聯網監控。

4.結束語

PLC自動化控制系統在現代大中型冶金企業當中已被普遍認為是一種經濟、安全、高效的控制系統。本文以一個高爐熱風爐的實體項目為例探討了這種系統的具體應用方式，其中主要介紹了系統設計當中的程序構思以及上位機組態畫面的組成及功能。凸顯了這種系統功能及編程組態方面的靈活性。

隨著工業生產規模不斷向著集中化、大型化、集約化方向發展，這種既能節約生產成本，同時又能大大提高生產效率的生產技術必將越來越被更多的企業所接受，這將成為未來冶金行業工藝控制發展的一個方向。

高爐自動化控制系統研究:煉鐵廠高爐綜合自動化控制系統的研究與應用

摘要：本文主要介紹了萊鋼高爐自動控制系統中高爐本體、上料系統、槽上系統的邏輯控制功能，以及該系統的技術特點。該控制系統自動化控制范圍廣，自動化程度高，采用了大量新技術和一些先進的控制算法，實施效果好，經濟效益高、推廣應用價值巨大。

關鍵詞：高爐自動化控制研究

萊鋼煉鐵廠高爐采用計算機對主要工藝生產線實現綜合自動控制，系統為兩級計算機結構，監控層為上位監控站系統和基礎控制層為電控系統和儀控系統設置為三電一體化（EIC）控制系統，統一由PLC完成高爐自礦槽、主卷揚上料到本體、熱風爐、粗煤氣處理及煤氣凈化系統、水處理系統等各子系統設備級監控與管理，六套系統采用以太環網通信，同時為不同的數據安全性，嵌套MB+網絡，從而在高爐主控室實現了整個高爐的設備及生產過程的全過程綜合監控，同時數據環可以遠傳到萊鋼骨干網。在該套控制系統中，采用了大量應用的新技術。

本文主要論述了萊鋼煉鐵廠高爐自動化控制的結構與特點。

1 系統主要功能

隨著工業的發展，高爐的運用愈來愈滲透進多個行業。但是在高爐產生巨大經濟效益.應用多套PLC組成高爐控制系統的實現方法和功能特點，以及多座高爐控制系統進行兩級聯網通訊，實現過程控制和生產管理自動化。實際應用表明，系統整體設計合理，運行穩定，滿足了高爐生產要求并取得很好的效益。主體工藝系統采用三電（電氣，儀表，計算機）控制一體化程度較高的分布式控制系統進行集中控制、監視和操作，主要的輔助工藝系統則視工藝過程控制的難易程度，選用獨立的PLC（DCS）或繼電器（模擬儀表）系統進行控制、監視和操作。主體工藝自動控制系統與輔助工藝PLC（DCS）或繼電器（模擬儀表）系統之間通過數據通信接口或I/O模件接線方式進行通信。

1.1 機群系統控制

采用光纖以太環網同時為不同的數據安全性，嵌套MB+網絡。上位監視系統采用對等模式，每一個系統都已有兩臺相同監控機，相互獨立，互為備用。現場控制站由QUANTUM系列PLC組成，和監控系統進行交換數據，實現對現場的設備控制，數據的處理。

1.2 高爐本體控制系統

煉鐵廠高爐自動控制系統包括四部分分別是上料和爐頂自動控制系統、高爐本體自動控制系統、熱風爐自動控制系統和布袋除塵自動控制系統。每套系統都包括操作級和過程級操作級包括傳統控制功能如操作與監視、歸檔與信息記錄、趨勢與報警、回路與邏輯控制功能等為便于管理所有功能都可在相應過程站中執行。做為過程級是由一個或幾個過程站組成每個過程站都由主PLC及各種I/O模塊組成。

1.3 槽下控制系統

槽下自控關鍵部分有料單的分解、處方的運行及主卷揚的自動控制。在料單的分解、運行中及處方的運行中大量運用了順序功能塊圖SFC對料單進行初始設定并對所送料單的裝序進行判斷對裝法中的焦、礦位置、個數進行判定為篩料、放料工作打下基礎。

1.4 爐頂控制系統

受料斗接受由卷揚小車送來的原料下口有一個柱塞閥。柱塞閥、上密封閥、放散閥都在關閉位置受料斗中的料不“滿”時允許小車上行送料料斗“滿”后依次打開上密封閥、柱塞閥向料罐裝料。 料罐儲存爐料可容納一批礦或一批焦。在料罐上口安有上密封閥可在料倉漏料入爐時密封住爐內煤氣。料倉下口有下密閥。探尺探測爐內料面高度。當料面達到設定高度提探尺允許料罐向爐內放料。設東、西兩個探尺可選擇用一個也可兩個同時使用。溜槽包括溜槽的傾動和旋轉。溜槽的傾動是指在垂直平面內改變溜槽傾角的運動。溜槽的旋轉是指溜槽完成繞高爐中心線的旋轉運動。傾動和旋轉都是由兩臺SIEMENS公司6SE70系列變頻器控制完成的兩臺變頻器一備一用都裝有值編碼器來檢測傾動α角和旋轉β角的角度。同時在溜槽傾角的兩個極限位置設有兩個接近開關作為安全自鎖和報警使用。

1.5 數據采集、畫面監控操作、歷史趨勢顯示及報表打印功能

為保障高爐生產的安全運行和生產效率，要求自動化控制系統能夠對生產過程進行監控，而且由于數據量較大，所以對設備的自動化程度要高。對發生的設備故障及安全事故，要求自動化控制系統能、及時記錄其數值和情況，繪制歷史趨勢。對現場生產能夠匯總數據，為生產統計服務。對檢測儀表而言，也即對溫度、壓力、差壓、流量、料位、重量的檢測，要求數據的采集度≤0.2%，采集速率≤0.8S。

2 系統的技術特色

綜觀國內外高爐自動控制系統的應用，具有創新性和技術經驗豐富性，并具有較強的輻射作用。其先進性主要表現在：

（1）該高爐整體自動化控制程序特點為三電一體化結構，該系統中各控制工序均通過PLC完成，同時實現所有控制都通過PLC控制，充分實現PLC的高穩定性，高性。

（2）自動化控制程度范圍廣。全系統采用了多套PLC系統、15臺監控站。全系統自動化控制包含了高爐槽下、爐頂、本體、等高爐生產全過程，同時實現之間數據的共享，連鎖實現系統分析和綜合控制

（3）高爐的自動控制為冗余的光纖以太環網，同時為不同的數據安全性，嵌套MB+網絡，因此實現了以太環網與MB+網的轉換，使數據能夠安全的傳輸到萊鋼骨干網，使整個系統通信傳輸更加安全。

（4）自動化程度高，程序內設多重聯鎖防止了設備競爭現象和誤啟停現象發生。同時配合連鎖取消，配合設備故障時的自動控制，程序模塊化結構，簡單明了，層次清楚，便于閱讀、修改。

3 結語

通過煉鐵廠高爐綜合自動化控制系統的研究與應用，很好地解決了以前高爐過程控制存在的問題，實現高爐工藝過程的合理、有效控制，保障其良好的運行品質，達到高產穩產、節能降耗的目的。

高爐自動化控制系統研究:高爐自動化控制系統應用和技術創新

摘要：本文概述了ControlLogix控制系統在高爐控制系統中的配置和應用，同時簡要介紹了對高爐控制系統的一些創新。

關鍵詞：控制系統 高爐 PLC

1、背景

隨著高爐生產規模的擴大，高度集中化的生產工藝，要求對生產過程控制和科學管理，對控制系統的監控和管理功能提出了很高的要求。目前國內外工業控制系統應用中多以生產過程自動化，即生產設備控制、生產過程控制以及實時監控三個方面為主，在高爐自動化控制方面，國內外對控制設備的選用主要有DCS控制系統、PLC控制系統、DCS和PLC結合的控制系統等幾種方式。

為實現高爐生產過程的全自動控制，我們從硬件和軟件兩方面進行了認真分析、比較，篩選確定出最適合高爐實際的控制方案。確定控制系統硬件采用AB公司的ControlLogix控制系統， ControlLogix控制系統是一個先進的控制平臺，它集成了多種控制功能以及近期的I/O技術。網絡采用5M高速ControlNet冗余網絡進行數據交換與通訊。網絡結構采用主網，子網雙層結構，這種結構保障了系統的實時性和性。

2、系統配置

經過以上考察分析，確定高爐控制系統由基礎控制級、管理控制級和通訊軟件構成。

2.1 基礎控制級

采用美國Allen-Bradley 公司的生產的ControlLogix控制設備，每個系統設計成主網與子網結構，每個系統都由冗余的ControlNet主網和冗余的ControlNet子網組成，每個系統由冗余的處理器、和冗余的監控站組成。從而提高了控制系統的性。

1# ControlNet子網完成槽下系統配料、混合料、物料的傳輸過程和監控。

2#ControlNet子網完成爐頂料罐裝料、綜合布料過程的控制及監控。

3# ControlNet子網完成爐身系統儀控設備狀態的監視和混風溫度調節、頂壓調節、液位調節等過程。

4#ControlNet子網實現高爐冷卻水系統數據的實時監控及趨勢顯示。

5#ControlNet子網完成熱風爐燃燒、換爐、和休止過程的控制和自動燃燒調節過程的監控。

6#ControlNet子網完成煤粉的自動制備、運輸、倒罐、噴吹過程。

基礎控制級完成整個高爐的設備控制，回路調節控制，過程趨勢顯示，設備狀態和過程數據監視、報警等。六個控制站分別上ControlNet子網，實現各控制站與遠程I/O框架之間通訊。這種網絡結構保障了系統的實時性和性。

2.2 管理控制級

采用擴展性和兼容性很好的星型拓撲結構的計算機網絡，使用TCP/IP協議實現網絡通信。系統硬件由1臺數據服務器、2臺網絡打印服務器和4臺客戶機組成Client/Server結構。服務器配備的系統軟件為Windows 2000 Server（中文版），數據庫管理系統采用Oracle。客戶機配備的系統軟件為Windows 2000 Professional（中文版），應用軟件為Delphi。

管理層完成實時數據采集、生產過程中各種相關數據的錄入；建立生產數據庫，實現數據共享；完成數據分析指導生產管理；提供多種生產報表、臺帳和多種查詢功能。

2.3 通訊軟件

用VB6.0軟件開發OPC通訊軟件與ControlLogix系統通訊，完成與管理機的數據交換過程。同時也將兩層之間相互隔離，簡化軟件的開發過程，使系統易于維護和管理。這個軟件是我們自行開發的專用軟件，與通用接口軟件相比，具有成本低，速度快的特點，在實際運行中穩定（如圖1）。

3、技術創新

（1）監控層ControlLogix采用高速ControlNet冗余網絡，網絡結構采用主網、子網雙層結構，通過主ControlNet網實現控制站、圖形操作站及管理計算機之間的通訊。各系統控制站與遠程I/O框架之間通過子ControlNet網通訊。這種網絡結構保障了系統的實時性和性，在國內尚屬于首例。

（2）數據管理功能，通過建立生產數據庫，把管理數據和實時數據有機地結合起來，實現了生產數據的綜合處理，提供了豐富多樣的分析報表和查詢功能。解決了以往的控制系統不能實現數據處理、數據分析管理的功能，在現代化企業管理中具有廣闊的應用前景。

（3）配料計算模型，該模型結合高爐實際情況，而沒直接采用目前流行的一般算法。

（4）在控制系統軟件開發上，開發出一些獨創性的功能和很多先進的控制思想，使整個高爐的控制更加優化、功能更加完善。比如槽下、爐頂上料系統周期表設定，稱斗的稱量方式，稱斗排出順序提高了上料速度。爐頂的裝料控制、布料控制，料流閥動態、靜態自學習，a角自修正的控制思想，多環布料、扇布、點布改善了控制性能，保障爐況順行，這些應用軟件的開發運用在以后的高爐控制上具有廣闊的應用前景。

（5）高爐頂壓調節首次采用環縫，環縫的流量特性與常規調節閥不同，需要相應的補償曲線。通過實踐將補償曲線分成19段，使每段接近于線性。通過程序實現對環縫特性的補償，這是國內使用環縫的成功先例。環縫控制采用補償PID技術替代常規的PID控制思想，改善了回路調節功能。在實際應用中取得了良好的效果，使頂壓波動控制在±2KPa之內。