施耐德QUANTUM PLC在高炉生产中的应用(二)
五、系统组成
1、硬件组成
图3 高炉PLC硬件配置简图
高炉、热风炉PLC部分采用远程I/O（RIO），配置成单缆方式。
高炉部分PLC共有13个远程站。高炉部分PLC硬件配置简图见图3。
热风炉部分PLC共有8个远程站。
2、软件组成：
2.1、工程师站组态软件包选用了Concept V2.2编程软件，它易于使用，功能丰富，具有5种符合IEC1131-3标准的编程模式。特别是软件仿真测试功能最受用户欢迎，大大缩短了在线调试时间。
高炉及热风炉根据控制流程不同，采用了LD、FBD两种编程方式。
2.2、操作员站监控软件包选用了Monitor Pro 。它是基于实时数据库核心的软件系统，工业现场数据采集实时性好，基于Server/Client结构的上位监控软件集HMI、SCADA、MES三大功能于一身。
高炉利用Monitor Pro软件实现了实时、历史趋势，数据报表，数据采集，报警记录，动态显示等丰富功能。
2.3、运行环境：操作系统采用Windows NT4.0中文版工作站+SP6a。
3、网络构成：
图4 网络拓朴结构
图中ES是工程师站， OS是操作员站，CS是控制站。
六、解决方案
1、计算机控制系统选用施耐德公司Quantum自动化平台，分为高炉本体、热风炉两套PLC系统（CPU为热备），4台上位工作站，共有1500余个I/O点。其中模拟量点900点，数字量点600点，控制回路60个。
2、2000m3高炉计算机系统使用的Modbus TCP/IP Ethernet，数据传输速率高达100MBPS，采用信息行业的事实标准TCP/IP，应用层使用Modbus协议，几乎不会发生数据传输冲突，交换式以太网技术的使用，更加避免冲突发生。通过140NOE77100模块Peer Cop可以定义I/O数据表，使用Internet Explorer查看以太网状态统计信息和现场I/O数据，也可通过其它内嵌功能，如基于Web的BOOTP服务器配置，SNMP协议支持等，使网络建立、调试、管理都变得简单。
3、每套PLC系统通过插在主底板上的140NOE77100 TCP/IP Ethernet模块连接在100M快速以太网上，由于位置比较集中，都采用双绞线连接。上位监控机采用双绞线连接快速以太网。两套PLC系统实现热备，每台上位监控机内各插1块3COM 公司生产的3C905B 100M以太网卡。
4、上位工作站由工业控制计算机完成整个系统的过程数据采集、运行状态监视、系统设备控制及其工业数据的采集、报表生成、打印、数据备份等工作。具有画面显示、趋势曲线、报警处理、班日月报表、数据管理及网上浏览等功能。涉及参数有压力、温度、差压、流量、质量、料位、阀位、液位等等。
5、高炉及热风炉调节回路较多，控制工艺复杂，灵活的Concept编程软件为实现各种控制工艺提供了丰富的功能。例如PID功能块就有8种，可以根据生产实际编写出各种需求的功能。
图5 热风炉废气温度与煤气支管流量串级控制功能图
6、软件系统设计包括PLC组态及参数配置、系统监控程序设计、网络通信配置、操作员站及调度室站人机界面系统设计等几个部分。PLC组态及参数配置、监控系统编程均在Concept V2.2环境下完成，程序功能包括系统初始化、参数量程变换、参数监视及异常处理、各种连锁及控制等。网络配置包括PLC端和PC机端两部分。人机界面系统设计由Monitor Pro软件实现，包括画面设计、过程数据库建立以及监控软件功能块的编制等。
7、变频器主要是控制两台交流调速电机带动风机为燃气轮机煤气加压。通过计算机程序PID功能实现自动调节，PLC输出模板输出4-20mA标准信号给变频器。
七、应用总结
1、所有I/O模板均可在系统运行的情况下带电热插拔，无需停止系统，极大地方便了在线处理故障。
2、LED状态指示器，直观地显示CPU及其I/O模板通道状态，为快速检修故障提供了极大方便。
3、开放的、标准的通讯协议满足了不同岗位计算机系统数据传递,易于连接到企业管理网，可与常见办公软件进行数据交换，大幅度降低工程设计、维护费用。
4、热备CPU可以在主CPU发生故障时自动迅速切换，提高了系统工作稳定性。
5、施耐德电气产品的优异性能、稳定可靠的运行为2000m3高炉达产创效提供了良好的技术支撑。
1、硬件组成
图3 高炉PLC硬件配置简图
高炉、热风炉PLC部分采用远程I/O（RIO），配置成单缆方式。
高炉部分PLC共有13个远程站。高炉部分PLC硬件配置简图见图3。
热风炉部分PLC共有8个远程站。
2、软件组成：
2.1、工程师站组态软件包选用了Concept V2.2编程软件，它易于使用，功能丰富，具有5种符合IEC1131-3标准的编程模式。特别是软件仿真测试功能最受用户欢迎，大大缩短了在线调试时间。
高炉及热风炉根据控制流程不同，采用了LD、FBD两种编程方式。
2.2、操作员站监控软件包选用了Monitor Pro 。它是基于实时数据库核心的软件系统，工业现场数据采集实时性好，基于Server/Client结构的上位监控软件集HMI、SCADA、MES三大功能于一身。
高炉利用Monitor Pro软件实现了实时、历史趋势，数据报表，数据采集，报警记录，动态显示等丰富功能。
2.3、运行环境：操作系统采用Windows NT4.0中文版工作站+SP6a。
3、网络构成：
图4 网络拓朴结构
图中ES是工程师站， OS是操作员站，CS是控制站。
六、解决方案
1、计算机控制系统选用施耐德公司Quantum自动化平台，分为高炉本体、热风炉两套PLC系统（CPU为热备），4台上位工作站，共有1500余个I/O点。其中模拟量点900点，数字量点600点，控制回路60个。
2、2000m3高炉计算机系统使用的Modbus TCP/IP Ethernet，数据传输速率高达100MBPS，采用信息行业的事实标准TCP/IP，应用层使用Modbus协议，几乎不会发生数据传输冲突，交换式以太网技术的使用，更加避免冲突发生。通过140NOE77100模块Peer Cop可以定义I/O数据表，使用Internet Explorer查看以太网状态统计信息和现场I/O数据，也可通过其它内嵌功能，如基于Web的BOOTP服务器配置，SNMP协议支持等，使网络建立、调试、管理都变得简单。
3、每套PLC系统通过插在主底板上的140NOE77100 TCP/IP Ethernet模块连接在100M快速以太网上，由于位置比较集中，都采用双绞线连接。上位监控机采用双绞线连接快速以太网。两套PLC系统实现热备，每台上位监控机内各插1块3COM 公司生产的3C905B 100M以太网卡。
4、上位工作站由工业控制计算机完成整个系统的过程数据采集、运行状态监视、系统设备控制及其工业数据的采集、报表生成、打印、数据备份等工作。具有画面显示、趋势曲线、报警处理、班日月报表、数据管理及网上浏览等功能。涉及参数有压力、温度、差压、流量、质量、料位、阀位、液位等等。
5、高炉及热风炉调节回路较多，控制工艺复杂，灵活的Concept编程软件为实现各种控制工艺提供了丰富的功能。例如PID功能块就有8种，可以根据生产实际编写出各种需求的功能。
图5 热风炉废气温度与煤气支管流量串级控制功能图
6、软件系统设计包括PLC组态及参数配置、系统监控程序设计、网络通信配置、操作员站及调度室站人机界面系统设计等几个部分。PLC组态及参数配置、监控系统编程均在Concept V2.2环境下完成，程序功能包括系统初始化、参数量程变换、参数监视及异常处理、各种连锁及控制等。网络配置包括PLC端和PC机端两部分。人机界面系统设计由Monitor Pro软件实现，包括画面设计、过程数据库建立以及监控软件功能块的编制等。
7、变频器主要是控制两台交流调速电机带动风机为燃气轮机煤气加压。通过计算机程序PID功能实现自动调节，PLC输出模板输出4-20mA标准信号给变频器。
七、应用总结
1、所有I/O模板均可在系统运行的情况下带电热插拔，无需停止系统，极大地方便了在线处理故障。
2、LED状态指示器，直观地显示CPU及其I/O模板通道状态，为快速检修故障提供了极大方便。
3、开放的、标准的通讯协议满足了不同岗位计算机系统数据传递,易于连接到企业管理网，可与常见办公软件进行数据交换，大幅度降低工程设计、维护费用。
4、热备CPU可以在主CPU发生故障时自动迅速切换，提高了系统工作稳定性。
5、施耐德电气产品的优异性能、稳定可靠的运行为2000m3高炉达产创效提供了良好的技术支撑。
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