ControlLogix系統(tǒng)在梅鋼2#高爐生產中的應用

在過去的幾年，隨著中國經(jīng)濟的持續(xù)增長，冶金行業(yè)經(jīng)歷了快速的發(fā)展，產量躍居世界第一。隨著未來鋼鐵需求的進一步提高和變化，產業(yè)調整和新技術的引入，今天的鋼鐵企業(yè)在運營和生產等方面比以往任何時候都需要更高的效率，在增加市場份額的同時，根據(jù)訂單生產，達到生產的有效性，利于環(huán)境保護和降低生產總成本。越來越多的冶金企業(yè)意識到要做得更好才能應對全球化的競爭，滿足不斷調整的生產工藝以及新技術、新產品的生產柔性需求。

系統(tǒng)配置

梅鋼2＃高爐自動控制系統(tǒng)分為：槽下系統(tǒng)、爐頂系統(tǒng)、熱風爐系統(tǒng)及高爐本體系統(tǒng)，整個系統(tǒng)采用4套ControlLogix5555冗余系統(tǒng)，考慮到距離遠，節(jié)點多，抗干擾等因素，采用了ControlNet網(wǎng)絡類型，抗干擾性好，網(wǎng)絡通道冗余，保證可靠通信。網(wǎng)絡結構為總線型主、子網(wǎng)結構，既減少了主網(wǎng)的通信量，保證了人機界面的數(shù)據(jù)顯示，又有利于子網(wǎng)快速的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。下面框圖為整個系統(tǒng)的結構圖。HMI軟件采用羅克韋爾的RSView SE軟件，RSView SE是一種用于管理級監(jiān)視和控制應用系統(tǒng)的HMI軟件，它具有分布式和可升級的架構，支持分布式服務器/多用途的應用系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用冗余服務器＋客戶端的結構，各個操作員站與服務器之間采用冗余的工業(yè)以太網(wǎng)結構。

系統(tǒng)特點

代表自動化發(fā)展新趨勢的新一代ControlLogix控制系統(tǒng)，從傳統(tǒng)單純的PLC和DCS控制轉為PLC和DCS融合發(fā)展的方式，是羅克韋爾自動化順應這種發(fā)展潮流推出的新一代的控制平臺，LOGIX控制器平臺是將高速離散控制、過程控制、傳動控制、運動控制、批次控制和安全控制融于一體的一個控制平臺。允許混合使用多個處理器，多種網(wǎng)絡和I/O。系統(tǒng)靈活性強、易于集成、模塊化設計、開放性結構，特有的升級固件，使得系統(tǒng)在應用中功能強大，安全可靠，而且極大地節(jié)省培訓費用和工程實施費用。

1.ContrlLogix 的特點

它具有靈活的網(wǎng)絡類型及網(wǎng)絡結構，通過在系統(tǒng)中插入不同類型的通信模塊，系統(tǒng)可組成ControlNet網(wǎng)、以太網(wǎng)，可連接DEVICENET設備，可進行串行通信以及DHRIO通信，網(wǎng)絡結構可以是總線型、樹型等，非常方便，靈活。

ControlLogix控制器采用實時多任務操作系統(tǒng)，支持多個（ControlLogix為32）控制任務，多重優(yōu)先級可選以保證重要任務優(yōu)先，每控制任務內支持多個（ControlLogix為32）主程序。根據(jù)需要，用戶可以使用中斷任務以保證最苛刻的實時響應，使用周期性任務以保證過程控制運算的精度和穩(wěn)定性。每臺Logix5555控制器具有尋址量128000點DI/O,4000點AI/O及回路。ControlLogix平臺通過背板提供了高速數(shù)據(jù)傳輸。通過合理的組織數(shù)據(jù)結構，CPU之間可進行可靠的、時間嚴格的Produce/consume通信。

全智能型模板，所有模塊均為智能型設計，根據(jù)模塊類型不同，每個模塊的每個通道可按用戶要求進行配置，具有帶電插拔、逢變則報（COS）、自診斷、時間標記、模塊標識、閃存升級、電子保險、單獨隔離等功能。模塊的采樣速率可單獨設定。

基于標簽的尋址方式，PLC最重要的技術基礎之一就是尋址。Logix控制器的最大亮點就在于基于Tag標簽的尋址技術，又稱為第三代尋址技術。采用標簽尋址的最大好處在于：

(1)文檔更加易讀易懂（Drive_Speed1 v.s. 1000 ….）;

(2)編程和調試：出錯機會更少;

(3)更容易維護，尤其在程序備份丟失或者開發(fā)人員變更的情況下;

(4)支持并行工程，縮短工程開發(fā)時間;

(5)當從其他PLC或者軟件讀取數(shù)據(jù)時，更容易理解 PLC的數(shù)據(jù)結構,更重要的是，由于控制器采用了標簽方式，其上層包括人機界面和監(jiān)控軟件，以及所有的企業(yè)生產管理軟件都可以直接讀取控制器信息（按照生產要求），不需要復雜的映像表查詢，為提升信息化水平奠定了基礎;

(6)RSLogix5000編程軟件符合IEC1131-3標準；支持多種IEC編程方式（梯型圖、結構文本語言、順序功能流程圖等）的編程語言；標簽的命名規(guī)則符合IEC 1131-2中的相關規(guī)定。

2.RSView SE 的特點

RSView Supervisory Edition，通常稱為RSView SE，它是一個強大的管理級的監(jiān)控軟件。它具有多服務器集群和多客戶端的分布式結構，和強大的可伸縮性。利用RSView Enterprise 系列的共用開發(fā)環(huán)境 RSView Studio 進行開發(fā)。應用組態(tài)存在于各個RSView SE服務器當中，而客戶端可以任意地調用顯示各服務器中的應用。RSView Supervisory Edition同時也是羅克韋爾自動化ViewAnyWare產品戰(zhàn)略的核心組成部分。為企業(yè)提供集成的一體化的監(jiān)控方案。

(1)基于網(wǎng)絡的分布式監(jiān)控。RSViewSE的多服務器多客戶端結構可以很容易建立分布式應用的方案。這種具有高度伸縮性的結構可以應用在小到一臺服務器一個客戶端的小系統(tǒng)，也可以應用在多服務器多客戶端的大系統(tǒng)上。

(2)共用的開發(fā)環(huán)境RSView Studio。利用組態(tài)工具RSView Studio進行應用開發(fā)，可以顯著減少開發(fā)時間和節(jié)省開發(fā)成本。RSView Studio支持RSView ME和RSView SE組態(tài)內容的互相再利用，這樣就可以直接將基于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的組態(tài)內容，如在RSView ME上開發(fā)的畫面，直接拷貝或者引導到分布式的RSViewSE中去，反過來也一樣，前后互相兼容。

(3)直接I/O數(shù)據(jù)關聯(lián)。在推薦應用中，RSView SE不需要建立任何的Tag標簽來定義和PLC的通信關系。RSView SE可以直接關聯(lián)控制器處理器中的所有I/O信息。在組態(tài)的時候，只需要將所需的點直接拖放到畫面等需要的地方去。

(4)畫面對象的VBA支持?，F(xiàn)在就可以針對畫面中的對象來編寫VBA應用代碼。而且不同的客戶端都可以在本機執(zhí)行相應的代碼，不影響其他的客戶機。

(5)數(shù)據(jù)通信的冗余熱備。RSView SE可以將數(shù)據(jù)通信服務器也進行熱備冗余。當一臺數(shù)據(jù)通信服務器發(fā)生故障時，另外一臺可以自動切換。保證數(shù)據(jù)采集和下載的可靠性。

(6)WINDOWS安全機制。RSView SE集成Windows安全控制。可以直接利用在Windows里面存在的用戶和用戶組。然后針對不同的用戶配置不同的權限。

(7)核心HMI功能。RSView SE支持諸如安全、畫面、報警、操作和報警記錄、趨勢等等HMI的核心功能。

控制系統(tǒng)的主要功能

1.槽下部分

包括對礦石系統(tǒng)、焦碳系統(tǒng)、雜礦系統(tǒng)及上料小車等電氣設備的控制，完成高爐的供配料（料批周期程序，正常裝料程序，趕料程序，礦石系統(tǒng)供配料程序，焦碳供料程序）。

2.爐頂部分

對爐頂布料系統(tǒng)及有關部分的檢測與控制：爐頂打水系統(tǒng)，爐頂氣密箱及罐壓控制系統(tǒng)，多環(huán)布料、爐頂料罐及上料系統(tǒng)檢測與控制。

3.高爐本體部分

自動控制、調節(jié)爐頂壓力，檢測高爐的出鐵質量，控制高爐冷卻水，保護高爐本體，控制膨脹罐壓力，自動補水，控制膨脹罐液位在正常范圍，同時有事故補水系統(tǒng)。

4.熱風爐系統(tǒng)

包括3座熱風爐，實現(xiàn)了熱風爐換爐、燃燒、送風和自動尋優(yōu)等功能。

總結

先進的控制系統(tǒng)是一個現(xiàn)代化工廠的標志，對于企業(yè)有著深遠的社會效益和經(jīng)濟效益。ControlLogix系統(tǒng)在梅鋼2＃高爐的成功應用已有兩年之多，不論生產測控，還是廠級生產調度的管理，都超過了預期的目的，為梅鋼煉鐵廠節(jié)約了能源，降低了成本，減少了操作人員。提高了生產的安全性和生產率，以及產品的合格率。

梅山鋼鐵2＃高爐自動控制系統(tǒng)自2004年3月投入使用以來，經(jīng)過2年多的應用實踐，系統(tǒng)運行可靠。RockWell PLC的強大功能以及軟件的易用性為編程調試提供了極大的方便，特別是RSEmulate5000模擬調試軟件為PLC程序的模擬調試立下了汗馬功勞，PLC程序經(jīng)過充分的調試，修正了不少錯誤，為梅鋼2＃高爐創(chuàng)造5天達產的新紀錄發(fā)揮了重要作用。