摘要： 本文介紹ControlLogix系統(tǒng)及其濟(jì)鋼一煉鐵車間的成功應(yīng)用，并展望其發(fā)展。
一、概述
今天，全球知名的工業(yè)自動化動力、控制和信息系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商羅克韋爾自動化的集成架構(gòu)產(chǎn)品和解決方案已經(jīng)在冶金、電力、水處理、乳品飲料、煙草、水泥、石化、礦山、汽車制造等各個行業(yè)得到成功的應(yīng)用和廣泛的認(rèn)同，其控制系統(tǒng)、軟件、變頻器在冶金各工藝生產(chǎn)中的應(yīng)用舉不勝數(shù)。濟(jì)鋼2#、3#1750m3高爐槽下，爐頂，水處理，熱風(fēng)爐，爐本體，原燃料等系統(tǒng)全部采用了ControlLogix系統(tǒng)，工程于2005年9月18日順利投產(chǎn)。
近年來，隨著煉鐵高爐自動化程度的提高，隨著生產(chǎn)安全性、可靠性要求的提高，隨著全廠調(diào)度管理網(wǎng)絡(luò)自動化的提高，先進(jìn)的、開放的控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
二、系統(tǒng)簡介
2．1．控制系統(tǒng)配置
整個工程共包括原燃料、槽下配料、無鐘爐頂、熱風(fēng)爐、凈環(huán)、濁環(huán)、渣處理、出鐵場除塵以及高爐煤氣清洗和TRT子系統(tǒng)。主要設(shè)備為1750m3高爐一座、頂燃式熱風(fēng)爐三座、爐頂為串罐式無料鐘結(jié)構(gòu)。本工程的自動化設(shè)計由濟(jì)南鋼鐵公司設(shè)計院設(shè)計完成，應(yīng)用兩級自動化控制實(shí)現(xiàn)高爐的自動化控制。整個高爐基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)由電氣和儀表系統(tǒng)組成，主要功能完成對從原燃料上料、槽下配料、無鐘爐頂布料、煤粉制備噴吹以及爐體水冷和凈環(huán)、濁環(huán)系統(tǒng)等生產(chǎn)過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、順序控制、連續(xù)控制、監(jiān)控操作、人機(jī)對話和數(shù)據(jù)通信（包括接受過程自動化系統(tǒng)的設(shè)定值和發(fā)送實(shí)際過程數(shù)據(jù)給過程自動化系統(tǒng)）。采用電儀一體化（電氣、儀表共用）的PLC控制系統(tǒng)、HMI人機(jī)界面、控制軟件及相關(guān)的環(huán)型工業(yè)以太網(wǎng)組成。
控制系統(tǒng)聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)共有四層：1.設(shè)備網(wǎng)（DeviceNet）；2.控制網(wǎng)（冗余ControlNet）； 3.工業(yè)以太網(wǎng)（EtherNet/IP）。
現(xiàn)場設(shè)備聯(lián)接的設(shè)備網(wǎng)有DeviceNet，如探尺編碼器，第三方設(shè)備如MODICON的PLC通過位于本體的第三方通訊模塊經(jīng)過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。
各子系統(tǒng)PLC主機(jī)與RIO分站之間以冗余的ControlNet網(wǎng)通訊，保證系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定性。
整個高爐區(qū)域通過光纖連接成一個100M TCP/IP 工業(yè)以太網(wǎng)，2#、3#高爐各子系統(tǒng)及公用部分的PLC、操作站、服務(wù)器之間采用工業(yè)以太網(wǎng)（EtherNet/IP）連為一體，實(shí)現(xiàn)PLC、操作站、服務(wù)器數(shù)據(jù)共享、實(shí)時交換。其中高爐的原燃料、槽下、無鐘爐頂、爐體水冷、高爐軟水密閉循環(huán)、熱風(fēng)爐等對于高爐連續(xù)生產(chǎn)相對比校重要的子系統(tǒng)鏈接成環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)，其他輔助系統(tǒng)如煤粉噴吹子系統(tǒng)，渣處理、高爐干法除塵等子系統(tǒng)子系統(tǒng)成樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接在環(huán)形以太網(wǎng)上。所有鏈接在網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器、操作站、PLC處理器都有相應(yīng)的地址規(guī)劃，并保留了一些地址用于以后的擴(kuò)建如圖所示。

高爐服務(wù)器采用DELL中高端配置服務(wù)器。HMI服務(wù)器、域控制器操作系統(tǒng)平臺為Windows2003。操作站采用西門子工控機(jī)，其操作系統(tǒng)平臺為WindowsXP，操作站上位監(jiān)控軟件為監(jiān)控軟件使用Rockwell Automation公司的RSView SE，從各級設(shè)備中采集數(shù)據(jù)、并分配到整個系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的實(shí)時監(jiān)控，同時具備歷史數(shù)據(jù)存儲、報警、統(tǒng)計、報表打印等功能。
2．2．控制系統(tǒng)特點(diǎn)
ControlLogix控制器平臺是將高速離散控制、過程控制、協(xié)調(diào)傳動控制、運(yùn)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(luò)和I/O。系統(tǒng)靈活性強(qiáng)、易于集成、模塊化設(shè)計、開放式結(jié)構(gòu)，特有的升級固件，使得系統(tǒng)在應(yīng)用中功能強(qiáng)大、安全可靠，而且極大地節(jié)省培訓(xùn)費(fèi)用和工程實(shí)施費(fèi)用。
ControlLogix在濟(jì)鋼高爐自動化控制中應(yīng)用的技術(shù)，具有下述特點(diǎn)：
1、控制器：每臺Logix5555控制器最大尋址量128000點(diǎn)DI/O，4000點(diǎn)AI/O及回路。ControlLogix平臺通過背板提供了高速數(shù)據(jù)傳輸。各控制器能產(chǎn)生(廣播)和使用(接收)系統(tǒng)標(biāo)簽，這種技術(shù)使得多個控制器共享輸入信息和輸出狀態(tài)，非常實(shí)用?？刂破鞑捎?756-L55M16：帶有7.5M內(nèi)存，位執(zhí)行時間為0.08μs,支持浮點(diǎn)運(yùn)算及快速事件處理，適用于大規(guī)模、復(fù)雜控制過程的編程需求。I/O擴(kuò)展方式靈活，能適應(yīng)多分站、遠(yuǎn)距離的結(jié)構(gòu)。支持控制器冗余，在槽下配料，爐頂控制等重要環(huán)節(jié)采用處理器冗余提高了系統(tǒng)的可靠性，具有與controlNET、Ethernet/IP、DeviceNET、DH+、RS-232（DF1）、DH-485通訊功能。
2、1756系列智能I/O模塊：I/O模塊種類繁多，可拆卸端子，具有帶電拔插、分變則報(COS)、自診斷、時間標(biāo)記、模塊標(biāo)識、閃存升級、電子保險、單獨(dú)隔離等功能。模塊廣播數(shù)據(jù)的速率可設(shè)定。
3、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置：網(wǎng)絡(luò)分層、分工明確、安全可靠?？刂凭W(wǎng)ControlNet冗余、開放、高速、實(shí)時、對等傳送數(shù)據(jù)信息，ControlNet能夠可靠預(yù)測數(shù)據(jù)何時發(fā)送，具有高度的確定性。設(shè)備網(wǎng)DevicelNet，是一種開放式的底層通用網(wǎng)絡(luò)，基于標(biāo)準(zhǔn)的CAN技術(shù)，具有互操作性。成本及維護(hù)費(fèi)用低。
2．3．控制系統(tǒng)主要功能及效果
整個系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)原燃料輸送、槽下配料、無鐘爐頂控制、熱風(fēng)爐換爐控制、凈環(huán)水處理、濁環(huán)水處理、渣處理、出鐵場除塵等工藝的生產(chǎn)參數(shù)的在線檢測、數(shù)據(jù)處理運(yùn)算、顯示、存儲、管理、控制輸出、記錄操作過程等功能。程序全自動時，設(shè)備由計算機(jī)控制，操作人員可通過人機(jī)對話修改設(shè)定值、可直接控制設(shè)備運(yùn)行。大大減小了控制室監(jiān)控人員的勞動強(qiáng)度。槽下配料，無鐘爐頂控制是煉鐵工藝中比較復(fù)雜的工藝對象，在濟(jì)鋼高爐控制系統(tǒng)中通過一些創(chuàng)新的程序處理，使這些工藝對象控制得非常理想。
三、結(jié)語
先進(jìn)的控制系統(tǒng)是一個現(xiàn)代化工廠的標(biāo)志，對于企業(yè)有著深遠(yuǎn)的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。ControlLogix系統(tǒng)在濟(jì)鋼高爐一煉鐵車間的成功使用，為濟(jì)鋼節(jié)約了能源、降低了成本、減少了操作人員，提高了生產(chǎn)的安全性，提高了產(chǎn)品的合格率、生產(chǎn)率。本系統(tǒng)自投運(yùn)以來情況良好，畫面清晰，易于維護(hù)，便于操作。根據(jù)工藝要求實(shí)現(xiàn)設(shè)備相互連鎖，利于設(shè)備的啟停及運(yùn)行操作；利于系統(tǒng)操作和工藝參數(shù)的修改；完整的故障信息報表可及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的某一環(huán)節(jié)故障，減少系統(tǒng)的故障停機(jī)時間。保障生產(chǎn)順利進(jìn)行，提高了監(jiān)控與管理水平。3#1750高爐自2005年9月18日投產(chǎn)后，在較短的時間內(nèi),各項生產(chǎn)指標(biāo)較快地達(dá)到設(shè)計要求。