济钢实习报告及高炉上料控制系统设计(编辑修改稿)

济钢实习报告及高炉上料控制系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

相交流380伏两台；料车行程编码器，OMRON一台 智能主令控制器一台；料车切换柜一面、交流变频传动柜2面，一用一备，制动电阻柜一面；料车变频器选西门子6SE70 200kW两台，配套制动单元。 系统特点：系统将PLC技术与变频器技术相结合，极大地提高系统性能，成为生产控制的坚实基础。 设备故障检测报警，这一功能由两部分构成:PLC中的实时检测程序和计算机上的报警及记录程序；料车定位，采用主令控制器与编码器（PLC）结合对料车进行定位，定位准确，调整方便，；料车启动控制，料车启动前，必须提前判断炉顶状态，防止在轨道中间停车。 目前为追求产量，都是大料批上料，料车如在轨道中间停车，再启动时较危险；安全独立操作方式，由主PLC和操作台分别独立控制主卷扬系统，并且与切换柜相互隔离，提高降低系统的故障率；开抱闸控制，开抱闸采用力矩电流的百分值由变频器BICO参数输出给抱闸接触器，来控制打开，通过现场调试测定合适的力矩值，在变频器建立起该力矩后，再打开抱闸，可有效的防止误动作及溜车故障。 在转炉炼钢设备中的使用ControlLogix PLC系统和1336 Force交流变频器在转炉倾动系统的使用情况，每座转炉倾动变频系统配置了一套相对独立的PLC（1转炉为PLC12）系统，通过控制总线Control Net网络接口实现转炉变频器及PLC间的通讯，同时实现与转炉主PLC（1转炉为PLC11）系统的通讯。 系统主要硬件配置如下：倾动变频器1336TB250AAGT3ENL4 四台（含制动组件），ControlNet光纤模块1786RPFS 四块，控制系统1756L55M22 Logix5555控制器 一个。 在转炉传动变频控制系统中，4台变频器通过光纤连接，构成主从应用工作组，工作时其中一台设为主传动工作方式，另三台工作在从传动方式，从传动变频器以转矩模式工作，主变频器速度由PLC系统通过变频器I/O口给定，主变频器通过DrivetoDrive Link通讯向从机发送运行信息，内容包括主机转速，转矩及开关状态等，由主从装置参数设定自动实现与主传动的速度/转矩跟踪和转矩准确分配，实现了多电机传动中速度同步和转矩分配。 系统正常运行时， PLC系统通过CNB总线与转炉倾动变频器正常通讯，实现控制和数据采集。 当因某种原因引起故障时，例如某台从变频器或电机故障时，故障变频器自动停止工作，另外三台变频器继续工作，主变频器控制负载在这三台变频器之间平均分配；当主变频器或电机出现故障时，主变频器停止工作，并发出故障信号，此时可设置另外一台变频器为主传动，组成新的主/从工作组，按主/从方式继续工作，新的主变频器负责速度控制和负载分配。 在连铸设备中的使用根据其工艺需求，每条铸流均是一条独立的生产线，此外还有一些公用系统，为便于管理和维护，在现场级由六套铸流PLC系统和一套公用PLC系统组成，每 套PLC都将所有信息送到中央监控层，还有部分铸流系统与共用系统的数据交换，为保证系 统的可靠性及快速性，选用工业以太网。 在中央监控层采用SER VER/ CLIENT结构，改变过去单机应用模式，采用多用户系统。 多用户系统由多个操作员终端构成，这几个操作员终端则通过终端总线提供数据，而终端总线是独立于系统总线的标准以太网，仅用于从OS服务器向过程终端、工程系统提供数据。 系统总线和终端总线完全分离，OS服务器只需通过自动化系统提供一次数据。 多用户系统的优点在于：过程终端能够以极大的灵活性安装与排列；安装费用相当低廉,，可实现互连、互通和互操作功能；为保证系统的可靠性，OS服务器需2台作冗余，若其中一台服务器故障，OS终端将自动切换，延时12分钟，故障服务器启动后需手动切换OS终端，在故障后重新启动操作员站时，所有测量值档案和报警档 案将被自动比较和更新。 铸流系统：以一流为例，主PLC（S7400）的主机架由一个电源模块、一个CPU4142DP、一个CP4435 EXT（路 由功能）和CP4431以太网通讯模块构成。 CPU集成DP口通过ProfibusDP网与下挂5个I/O远程工作站ET200M（采集本流现场的各种电控设备、液面控制器等的开关 量与模拟量）和一个接点容量为5A的I/O远程工作站ET200（MCC柜），拉矫机变频器，引杆变频器、BMS变频器，辊道1变频器、辊道24变频器和火切割枪变频 器；3套C7633分别用来控制结晶液压振动，1，2 中包液面进行数据交换；CP4435 EXT的DP口通过DP/ PA LINK与支持PA通讯的仪表（19台变送器，阀门定位 器，流量计）进行数据交换，工程师站PDM软件通过 CP4435 EXT路由功能，实现远方修改仪表信息。 二 至六流的设备构成与一流相同。 公用系统：主机架配置与铸流配置一样，CPU集成DP口通过PROFIBUSDP网与下挂4个I/O远程工作站ET200M（采集现场的各种电控设备、拉矫,出坯火切等的开关 量与模拟量）和2个接点容量为5A的I/O远程工作站ET200（MCC柜），大包回转变频器，1中包行走变频器、1中包行走变频器，移钢机变频器和U/V冷床变频器；1 套C7633用来控制BMS冷却水，2套S7300用于打号, 结晶振动液压控制；CP4435 EXT的DP口通过DP/PA LINK与支持PA通讯的仪表（7台变送器，阀门定位器, 流量计）进行数据交换。 操作员工作站与监控系统：采用CLIENT/SERVER结构,在主电室安装2套冗余的无限点WINCC SEVER，其中1台为工程师站，除安装WINCC外，还需STEP7，PDM,1台操作员站,在主控室安装3台HMI,火切室、拉矫室各 一台HMI。 通过HMI实现对生产线的组合操作，状态监控，参数设定和报警显示，同时还配有打印机和硬拷贝机, 用于打印报警信息、工艺动态参数和趋势图。 烧结控制系统根据烧结工艺对自动化系统的要求，360m2烧结机计算机自动控制系统采用施耐德Quantum 140 系列PLC（CPU模板：140 CPU 53414A；通讯模板：140 CRP 93200，140 CRA93200，140 NOE77101；输入模板：140 DAI75300，140 ATI03000，140 ARI03010，140 ACI03000；输出模板：140 DRA84000，140ACO02000）可实现配混系统、烧冷系统、成品整粒系统、主抽风系统、主粉尘系统及电除尘卸灰系统的逻辑顺序控制，对主抽风机、点火炉等生产工艺的数据采集处理及回路控制。 系统由5台PLC、3个工程师站和10个监控站组成。 基础控制层采用Quantum 140 系列PLC，PLC主站与分站之间采用远程I/O方式扩展。 各PLC站通过网络通讯模板、交换机、TCP/IP工业以太网与工程师站或监控站可进行通讯，传输速率为100M pbs，传送介质为超五类屏蔽双绞线。 系统具强大的数字量、模拟量及回路处理功能，具备模板化、体系结构可扩展的特点，包括CPU、I/O模板、I/O接口、通讯模板、电源和底板等。 监控系统（HMI），实现生产过程工艺流程及各参数的采集显示、报警、回路控制画面，历史数据存储及趋势图，报表等监控功能。 操作系统为Windows 2000，它支持５种IEC标准语言，系统提供了派生功能块(DFB)，如果一些特定的算法或逻辑控制需要改变，只需修改DFB功能块即可。 炼焦工艺中的控制系统集散控制系统在干熄焦工程中的应用，作为本工程的仪表控制系统，μXL集散控制系统应运行在最佳状态，保证干熄焦的熄焦效果和余热锅炉的正常运行。 μXL集散控制系统的特点：强有力的控制机能，实现了正规的远程自动操作；系统构成灵活，有良好的扩展性；实现了高度的可靠性。 本套μXL集散控制系统由三台现场控制单元、三台操作站、插件箱、各种插件和通信总线等组成，为了提高系统的可靠性，采用了冗余的MFCD控制单元，实现了CPU、输入输出卡MAC2（控制用）、电源及通信的双重化。 共包括六个子系统：2熄焦系统 ，2锅炉系统，除尘系统，循环风机主电机测温系统，循环气体成份在线分析系统和气力输送系统。 2控制器（1MFCD、2MFCD）各包括8个回路调节，64个模拟量监视点，15个开关量监视点，4个开关量输出点。 3控制器（3MFCD）包括64个开关量监视点，26个模拟量监视点及11个开关量输出点。 μXL集散控制系统提供丰富的软件功能，可完成内部反馈仪表和开关仪表的定义及内部仪表同外部接线端子的连接，实现回路调节、顺序控制、数学运算、数值积算、报警显示、连锁、通讯、趋势记录、打印等工作。 该系统设计了工艺流程画面19个，控制分组画面14个，趋势画面16页。 工艺流程画面上有声光报警提示，便于操作人员及时掌握紧急信息。 高炉炼铁工艺中的控制系统高压变频器在高炉除尘风机中的应用，JDBP38800F高压变频器主要技术性能：高—高电压源型变频器，直接10KV输入，直接10KV输出，无须任何输出变压器或滤波器，适配于普通高压电动机，对电机、电缆绝缘无损害；输入功率因数高，电流谐波小，无须功率因数补偿、谐波抑制装置；单元电路模块化设计，维护简单，互换性好；输出阶梯正弦PWM波形；高压主回路与控制器之间为光纤连接，强弱电隔离，安全可靠；完善的故障检测，精确的故障保护及准确的定位显示和报警；内置PLC，易于改变控制逻辑关系，可灵活选择现场控制/远程控制，适应现场多变需求；采用载波移相控制技术，大大抑制了输出电压的谐波成分，保证输出波形是完美正弦波；控制电源与高压电相互独立，无高压可以检测变频器输出，便于现场调试以及培训操作人员，便于维护；采用准优化SPWM调制技术，电压利用率高； 功率单元经24小时高温老化、150％负载试验，可靠性高；中文Windows 操作界面，彩色液晶触摸屏操作。 用户操作监控系统界面十分友好和完善，系统包括上位机（商用PC机）、下位机（工控机）、单片机。 其中单片机给用户提供一个4位LED数码显示屏和一个12键的小键盘操作平台，可对变频器进行全部操作，包括参数设置和各种运行指令。 工控机用触摸屏和通用键盘给用户提供操作平台，其功能更齐全，包括参数设定、功能设定、运行操作、运行数据打印、故障查询等等。 上位机（商用PC机）放在总控室，可对多台变频器进行遥测、遥控。 若只有一台变频器，上位机可省，或让客户自定；可接收和输出多路工业标准信号；可打印输出运行报表。 其系统结构如图7示：图7 高压变频调速系统的结构图罗克韦尔控制系统在连铸机上的应用，连铸机自动化控制系统设计采用“三电”一体化的设计原则。 公用系统与各分流之间互相独立，其中任一流系统发生故障，不影响其它各流的生产。 整个自动化控制系统采用基础级自动化控制系统，采用了两层控制结构：一层由PLC组成控制站，进行过程回路控制、电气设备的顺序与联锁控制，并进行生产工艺过程的数据采集等；另一层由计算机组成操作站，将PLC控制站收集的信息集中，使操作人员能实时监视控制生产工艺过程和设备运行状态，构成一个集中管理、分散控制的自动化系统。 硬件构成，公用系统及各分流的控制器选用ROCKWELL ControlLogix55M12，PLC主机架还包括Ethernet、DeviceNet通讯模块、数字量I/O模块、模拟量I/O模块。 为减少线路敷设，本系统还采用远程I/O站，远程I/O站采用1794 FLEX I/O，与PLC主站之间采用了DeviceNet网络通讯。 每个远程I/O站包含一个适配器、若干基座和若干I/O模块，每一个适配器最多可以支持8个基座，并且可以用一个FLEX电源或者任何其它兼容性电源为该远程I/O站供电。 上位操作站、公用系统PLC与各分流PLC及触摸屏之间用以太网环网连接在一起。 火切系统和出坯系统的操作采用PanelView触摸屏。 信号正常情况下，火切系统和出坯系统自动控制，无需人员操作。 信号异常时，台下操作工可通过PanelView触摸屏介入进行手动操作，完成铸坯切割及出坯操作。 振动台、拉矫机等需要调速设备的传动采用Rockwell变频器1336PLUSII, 可以很方便地采用DeviceNet网络方式与PLC之间相连，而无需通过硬线将它们与I/O模块连接。 通过网络更有利于采集这些设备的运行信号，及时监控设备的运行。 连铸机控制系统的系统结构如图8所示：图8 连铸机控制系统结构示意图软件系统：下位编程软件，下位控制站采用RSLogix 5000系列编程环境，该软件采用结构和数组的符号化编程，以及专用于顺序控制、运动控制、过程控制和传动控制场合的指令集，大大提高了编程和运行效率。 PLC组成的控制站，根据连铸机操作指令和现场监测的信号完成各工艺设备或工艺过程的顺序、逻辑控制，进行工艺过程及设备状态的数据采集与整理。 上位监控组态软件，上位操作站选用RSView32（带RSLINX），该软件是集成式、组件化的人机接口产品，上位机将PLC控制站收集的信息集中，产生实时数据文件、趋势文件、报警记录文件等，使操作人员能及时监视控制生产工艺过程和设备运行状态，构成一个集中管理、分散控制的自动化系统。 上位机主要内容如下： 管理数据的输入、确认； 铸坯断面、钢种、配水等控制模型下载至PLC控制站； 监控主要设备、工艺数据画面，如连铸生产工艺流程图、各设备监视画面、生产工艺参数、二次冷却水控制画面、电磁搅拌控制画面等等；系统报警；事件记录；主要工艺数据实时、历时趋势显示、记录等。 设备工程师站主要功能：对PLC控制站的应用软件进行编程、组态、生成和维护。 轧钢工艺中的控制系统欧瑞变频器在高速线材线轧钢厂的应用，“高速线材机专用变频器”采用了Modbus通讯协议，可以与上位机控制系统直接通讯。 适时的将轧钢电机的工作状态信息发送给“纵列式连续线材轧机控制系统”中的上位机。 上位机再根据变频器反馈的数据及DCS采集的张力信号判断设备的工作状况（如是否有“拉钢”或“堆刚”现象）自动（或手动）调整轧钢机前后的轧钢张力和线速度；在抗大电流冲击方面“高速线材机专用变频器”一方面加大了过流容量，另一方面在滤波电路中加强了对脉冲尖峰的削峰幅值降低尖峰电流影响；在克服“拉钢”造成的直流母线电压突升方面采用了直流共母线技术，对变频器内部的电压突跳进。