ControlLogix在炼钢中的应用

摘要： 本文介绍ControlLogix系统及其在宣钢炼钢车间的成功应用，并展望其发展。
关键词： ControlLogix系统 宣钢 炼钢 转炉控制 应用

一、概述
今天，全球知名的工业自动化动力、控制和信息系统解决方案供应商罗克韦尔自动化的集成架构产品和解决方案已经在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山、汽车制造等各个行业得到成功的应用和广泛的认同，其控制系统、软件、变频器在冶金各工艺生产中的应用举不胜数。宣钢炼钢车间的2座80t炼钢转炉、LF精练炉、2台连铸机及辅助布袋除尘器等工艺设施的测控全部采用了ControlLogix系统，工程于2002年5月18日顺利投产。据我们所知，这是ControlLogix系统在国内炼钢转炉上的首次应用。

近年来，随着炼钢转炉自动化程度的提高，随着生产安全性、可靠性要求的提高，随着全厂调度管理网络自动化的提高，先进的、开放的控制系统在生产中得到越来越广泛的应用。

宣钢新建炼钢车间的测控系统在初期的方案设计定论后即开始系统、品牌的招标，在著名的四大控制系统厂商：ABB、Siemens、Schneider、罗克韦尔自动化参与激烈竟标的情况下，罗克韦尔自动化的ControlLogix以其先进的配置、良好的性能价格比脱颖而出，博得专家评委的一致青睐，最终中标。

二、系统简介
2．1．控制系统配置
转炉控制系统配置：每座转炉本体、散状加料、余热锅炉、烟气净化各用1台PLC及操作站，转炉本体公用部分、鼓风机房、煤气回收输配各用1台PLC及1台操作站。1#、2#转炉各设1台服务器。转炉控制系统配置如<图一>所示。

控制系统联接网络共有四层：1.设备网（DeviceNet/ProfiBUS）；2.控制网（冗余ControlNet）；3.厂级管理网（EtherNet/IP）；4.局域网（EtherNet/IP），该网设置于转炉主控室，以便转炉主控室2座转炉的10台操作站和服务器的联网使用。

现场设备联接的设备网有DeviceNet、ProfiBus，如氧枪变频器、煤气鼓风机6KV中压变频器直接通过设备网卡与PLC通讯。

所有1#/2#转炉及公用部分PLC、操作站、服务器之间采用（ControlNet）冗余控制网连为一体，实现PLC、操作站、服务器数据共享、实时交换。

连铸机、精炼炉同转炉一样，采用独立的ControlLogix控制系统。厂级管理网（EtherNet/IP）将转炉、连铸机、LF精炼炉控制系统的服务器与厂级管理机、调度机相连接，实现主要生产、能源数据相互交换，为厂级管理和调度人员提供产生调度、决策数据。

转炉各操作站、服务器采用DELL中高端配置商用计算机。服务器、操作站系统平台为Windows2000（服务器/客户版）。操作站上位监控软件为RSView32，PLC组态软件为RSLogix5000，网络组态软件RSLinx(Control
Net/DeviceNet)等。转炉本体操作画面如<图二>所示。

1#/2#转炉在主控室分别设置一台服务器，服务器用于网络管理、用户登陆控制，生产数据的管理、报表的打印，上位管理网的通讯、专业工程师的软件开发及维护使用等。为实现ERP功能奠定基础。在生产中服务器也可作为操作站使用。


2．2．控制系统特点
代表自动化发展新趋势的新一代ControlLogix控制系统，从传统单纯的PLC和DCS控制转为PLC和DCS融合发展的方式，是罗克韦尔自动化顺应这种发展潮流推出的新一代的控制平台，Logix控制器平台是将高速离散控制、过程控制、协调传动控制、运动控制、批次控制和安全控制融于一体的一个控制平台。允许混合使用多个处理器、多种网络和I/O。系统灵活性强、易于集成、模块化设计、开放式结构，特有的升级固件，使得系统在应用中功能强大、安全可靠，而且极大地节省培训费用和工程实施费用。

ControlLogix在宣钢转炉过程控制中应用的技术，具有下述特点：

1. 控制器：每台Logix5555控制器最大寻址量128000点DI/O，4000点AI/O及回路。ControlLogix平台通过背板提供了高速数据传输。各控制器能产生(广播)和使用(接收)系统标签，这种技术使得多个控制器共享输入信息和输出状态，非常实用。可选用户内存(1.5Mb)。


2. 1756系列智能I/O模块：I/O模块种类繁多，可拆卸端子，具有带电拔插、分变则报(COS)、自诊断、时间标记、模块标识、闪存升级、电子保险、单独隔离等功能。模块广播数据的速率可设定。1756-HSC高速计数模块(4通道)每2ms就能更新数据，效率高。


3. 网络设置：网络分层、分工明确、安全可靠。控制网ControlNet冗余、开放、高速、实时、对等传送数据信息，ControlNet能够可靠预测数据何时发送，具有高度的确定性。设备网DevicelNet，是一种开放式的底层通用网络，基于标准的CAN技术，具有互操作性。成本及维护费用低。


4. 罗克韦尔软件：是罗克韦尔自动化公司自行开发推出的产品，具有世界工业界领先的水平。RSLogix5000梯形图编程软件包，有灵活易用的编辑功能、通用的操作画面、诊断和纠错工具。RSView32是高度集成、基于组件的人机界面，发挥微软领先技术优势的监控软件，其开放性与第三方程序有高度兼容性。RSLinx为现场设备连接罗克韦尔自动化产品的通讯软件，界面友好、功能强大，支持不同网络上的设备通讯。

2．3．控制系统主要功能及效果
控制系统完成1#/2#转炉本体、散状加料、汽化冷却、烟气净化及公用部分、煤气鼓风机房、煤气回收输配等工艺的生产参数的在线检测、数据处理运算、显示、存储、管理、控制输出、报表打印、记录操作过程等功能。程序全自动时，设备由计算机控制，操作人员可通过人机对话修改设定值、可直接控制设备运行。

转炉顶吹氧枪及介质控制、转炉低吹数模控制、转炉散状加料控制、二文喉口开度调节、汽包液位调节等全自动控制等在任何转炉生产车间都是较难控制的工艺对象，而宣钢转炉控制系统，加以独特的程序处理，这些工艺对象控制得非常理想，其中转炉顶/底吹气体压力或流量可以控制在设定值的3%以内，转炉喉口差压可以控制在6Pa以内，这些数据与兄弟单位相比，处于领先地位。

三、应用推广
先进的控制系统是一个现代化工厂的标志，对于企业有着深远的社会效益和经济效益。ControlLogix系统在宣钢转炉及整个炼钢车间的成功使用，不论生产测控，还是厂级生产调度管理，都达到史无前例的水平。为宣钢节约了能源、降低了成本、减少了操作人员，提高了生产的安全性，提高了产品的合格率、生产率。炼钢车间自2002年5月18日投产后，一个星期即达产。半年的生产时间，使宣钢创下了前所未有的历史产量及经济效益。经与甲方领导交流，估计由控制系统良好使用带来的效益每月至少增加200万元(人民币)。

“尽管许多自动化公司都声称能够向客户提供自动化设备及解决方案，但我们认为只有罗克韦尔自动化公司和及其代理商雄越公司做得最好！”宣钢炼钢厂自动化车间樊主任说：“他们有先进的产品技术、雄厚的技术力量、良好的售后服务，我们与他们合作是最佳的选择，在未来的项目中我们将继续采用他们的产品技术。”

宣钢80吨转炉的投产，尤其是控制系统，成为了兄弟单位参观学习的样例工程。山东青岛钢厂(80t转炉)、珠海粤裕丰钢厂(2x65t转炉)、承德钢厂(3x100t转炉)等单位在考查完宣钢80吨转炉项目后，已确定炼钢车间控制系统全部采用ControlLogix，项目正在实施中，在不久的明年我们又可以看到更多的ControlLogix系统在炼钢车间的成功应用。

参考文献：
[1> ControlLogix选型指南

作者简介：
杜成业，包头钢铁设计研究院自动化所工作，高级工程师，从事工业自动化的设计、开发工作。宣钢转炉控制系统三电编程、调试项目负责人。
兰波，包头钢铁设计研究院自动化所工作，高级工程师，从事电气自动化的设计、开发工作。宣钢转炉控制系统电气专业编程、调试负责人。