轉爐輔助區域綜合管控系統的開發

商桂梅

（濟鋼集團有限公司 自動化信息技術公司，山東 濟南250101）

1 前言

近幾年，我國煉鋼自動化系統得到很大加強，但在實際工程建設中，往往只注重主體部分的建設，忽略了輔助系統部分的管控建設。輔助系統作為煉鋼系統的一部分，建設綜合管控系統可進一步提高生產、調度、管理的管控一體化水平，更好地提高生產效率，降低事故發生率，減少故障處理時間。濟鋼通過采用自動化技術、計算機信息技術、網絡技術，開發了轉爐輔助區域建設綜合管控系統，主要包括基礎自動化系統和綜合信息管控系統。

2 基礎自動化系統

基礎自動化系統包括煤氣回收儲存、水處理、空壓機等系統，采用電儀一體化（電氣、儀表共用）的PLC控制，由HMI人機界面、控制系統及相關的環型工業以太網組成，主要完成生產過程數據采集、順序控制、監控操作、數據通信。自動化控制系統由5套主PLC及多個ET200站組成，主站與從站采用Profibus DP通訊，控制站與監控站采用以太網通訊，除廠家集成設備之外，控制系統劃分為3個子系統：煤氣回收系統、空壓機站系統和水處理系統。

3個子系統完成各自工藝設備的電氣控制和儀表控制，其中電氣部分主要包括本工藝設備所屬電機以及電動閥等；儀表部分主要包括本生產工藝流程所涉及的溫度、壓力、流量、液位、柜位等檢測與控制。通過PLC和HMI實現對現場在線設備及工藝參數的實時檢測與監控、優化運算、邏輯控制、回路調節、保安聯鎖、事故信號記錄與報警管理、歷史數據存儲、報表打印、實時趨勢等功能。

自動控制系統由CPU主站、ET200從站組成，主站和從站通過Profibus DP總線連接，這樣在保證控制性能的基礎上又兼顧了設備分散而產生的問題，節省大量電纜的投資。系統之間以及與操作站的連接采用光纖環網，各區域計算機接到本地交換機上，各地的交換機通過光纜連接在一起構成冗余環網，使數據可靠地傳遞，系統具有較高的安全性。

系統硬件為西門子公司PLC，上位和下位分別采用Wincc7.0和Step7作為編程開發工具，具有高性能、高可靠性、兼容性、易于升級和系統開放等優點，并支持多種體系結構，提供廣泛的多種層次及協議的通訊能力。

監控軟件采用Wincc監控軟件，運行在Windows XP平臺上，可實現數據存儲、數據處理和用戶接口等功能。HMI登陸、退出、幫助按鈕，并賦予操作人員不同的操作級別：操作人員操作權限，維護工程師維護權限，系統工程師編程組態權限。

3 綜合管控信息系統

綜合管控信息系統是集數據通信、處理、采集、控制為一體的綜合數據應用系統，系統設計首先考慮工作環境，采用成熟技術及成熟設備，關鍵設備采用冗余配置確保整個系統的可靠性。

針對綜合管控系統對數據的實時性、穩定性的要求，需要搭建成一個獨立的控制網絡，確保高可靠性，核心部件實現多重冗余。現場使用工業級交換機，系統架構需要支持多種網絡拓撲結構，支持VLAN、組播控制和Port Priority（端口優先級）設置。網絡安裝和故障診斷比較方便，具有開放性和可擴展性、嚴格的安全保證。項目整體結構框圖見圖1。

3.1 信息管控系統軟硬件組成

綜合管控信息平臺硬件采用1臺數據庫服務器和1臺應用服務器，與外網接口采用Netscreen防火墻與辦公網絡聯通，以保證安全。

圖1 系統結構框圖

綜合管控信息平臺軟件采用的是Oracle 10g數據庫，SCADA服務器作為Oracle客戶端直接將綜合管控所需數據寫入數據庫服務器。系統應用軟件采用Browser/Server結構，基于J2EE和.NET開發平臺，應用ASP.NET、Web Form、服務器控件、COM+、Web Service、C#/VB.NET、Internet信息服務、ADO.NET、Oracle/SQL Server等技術，完成了綜合管控信息平臺應用軟件功能。

3.2 信息管控系統功能

3.2.1 接口管理

綜合管控信息平臺在轉爐輔助區域綜合管控系統處于中間的環節，它既要與SCADA采集系統進行數據通訊，又要對外發布數據，因此接口的管理在整個系統中十分重要。根據需要，采集的數據每隔1 min上傳綜合管控信息平臺1次，鑒于傳輸量不是很大，采用了文件傳輸的方式，并對通訊中可能出現的異常各種情況進行了有效處理，保證了數據傳輸的及時性和準確性。

3.2.2 生產運行管理

生產調度運行管理模塊主要包括調度日志管理和事故預案管理以及生產信息統計分析部分。

調度值班日志管理主要包括調度值班日志的編制、查詢和打印。調度值班日志編寫時根據調度類型、調度的班次、總值班長、交班人員、接班人員信息作為基本信息輸入到調度日志基本信息表中，將運行情況登記信息輸入到調度日志運行情況表中，也可以加載附件，將重要交代信息輸入到調度日志交代情況表中，交班者和接班者的信息從人員信息表中獲得，用戶通過選擇進行確定。用戶可根據日期、班次、調度類型來構造查詢條件從調度日志基本信息表、調度日志運行情況表、調度日志交代情況表中將滿足條件的信息檢索出來，并將檢索出的信息顯示，檢索信息不能編輯、修改，可通過選擇打印按鈕進行打印輸出。

事故預案管理是根據用戶提供的事故預案，將提供用戶能源事故預案管理功能。有緊急情況發生時，用戶可以通過能源事故預案管理系統，迅速查詢到事故處理預案，為解決問題提供依據。

綜合管控信息系統對生產工序煤氣、水、氣發生量、使用量自動采集、統計、分析，并生成生產信息統計報表，可提供用戶查詢和管理人員檢索，實現轉爐輔助區域生產數據人工抄錄向計算機自動抄錄的過渡，提高了數據的快捷性、詳細性（合算到工序），杜絕了人為因素造成的偏差。

3.2.3 故障診斷

為實現設備故障信息的全記錄，采用PLC程序和管控平臺故障診斷相結合的方式來完成故障智能診斷。程序循環對采集到的數據進行分析，當程序判斷設備運行狀態反饋點為“非”時，會通過分析PLC程序中捕捉到的故障變量信息，自動將設備故障停機信息寫入數據庫中。管控平臺系統通過Web方式把出現的問題發布到網上，并可提供故障日志查詢及故障頻度分析信息供管理及維護人員查閱。

故障診斷程序的開發實現了設備故障的全面記錄，為維護人員快速鎖定故障原因提供了條件，從而可以縮短故障處理時間。故障信息的統計分析，提示技術人員哪些設備容易出現問題，為技術改造提供參考，以保證產線后續的穩定運行。

3.2.4 系統設置

綜合管控平臺設置包括工序工位維護，上傳標簽點管理，報表模板維護，抄表表具維護，供需實績項目制定及用戶、角色、權限的管理。

工序工位的維護主要是對要參與計劃過程管理和分析預測得主要工序維護，達到靈活統計各工序供需實績的目的；上傳標簽點管理主要定義采集系統上傳的數據包含哪些、屬于那種能源介質，標簽點的屬性是什么（累計還是瞬時）；該系統最大的特點是報表修改方便、靈活，如果報表格式有改動，修改后上傳即可；抄表表具維護是對因各種原因暫時無法采集的表具進行手工抄表，以保證系統數據的完整；供需實績項目制定是制定各工序與所對應采集數據的對應關系，可根據實際的應用情況對采集點數據進行計算處理。

4 結語

轉爐輔助區域綜合管控系統在2012年2—6月在河北某鋼廠進行全面的調試實施，完成了系統功能目標，實現了對煉鋼廠供水管網新水補水系統、軟水系統供水量、環水系統、使用量自動采集分析存儲、實時監視、管理與調度，建立設備狀態的實時監控、檢測、并記錄保存，增加完善的設備硬件診斷及網絡通訊診斷功能，實現各區域系統設備集中監控與遠程操作，并可提供煤氣、水、氣原始核算數據的積累、分析及估計，便于及時進行供水系統平衡與調整。