施耐德P L C在山鋼日照精品基地中的應(yīng)用

李寶實

（山信軟件股份有限公司萊蕪自動化分公司，萊蕪 271104）

1 系統(tǒng)工藝

含鐵原料、熔劑、燃料、返礦被轉(zhuǎn)運至配料室后，經(jīng)自動配料，進入一次混合和二次混合系統(tǒng)，經(jīng)皮帶機轉(zhuǎn)運至梭式布料器進入燒結(jié)機上的混合料礦槽。混合料經(jīng)圓輥給料機、輥式布料器組成的布料裝置均勻地布到燒結(jié)機臺車上，經(jīng)點火、抽風(fēng)、燒結(jié)等過程形成燒結(jié)餅，經(jīng)破碎、冷卻及篩分整粒后，分出鋪底料、冷返礦和成品燒結(jié)礦，分別用膠帶機送入燒結(jié)室、燒結(jié)配料礦槽和高爐礦槽或成品礦倉。機頭煙氣經(jīng)過除塵、脫硫脫硝后排入大氣。

燒結(jié)智能控制系統(tǒng)除具備常規(guī)的燒結(jié)二級系統(tǒng)獲取、存儲各種生產(chǎn)工藝參數(shù)、檢化驗實時數(shù)據(jù)的功能外，更重要的是能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的操作指導(dǎo)及記錄、作業(yè)管理、數(shù)學(xué)模型、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計、自學(xué)習(xí)等功能。本系統(tǒng)主要包含的功能模型有：配料計算模型、原料成分跟蹤模型、混勻礦智能換堆模型、堿度閉環(huán)控制模型、FeO閉環(huán)控制模型；成分預(yù)報模型、生產(chǎn)組織模型、總料量控制模型、返礦閉環(huán)控制模型、水分優(yōu)化控制模型、點火智能控制模型、燒結(jié)終點智能控制模型、終點偏差智能控制模型、風(fēng)箱執(zhí)行機構(gòu)控制模型。通過各個模型實現(xiàn)對整個燒結(jié)過程中的原料參數(shù)、操作參數(shù)和設(shè)備參數(shù)實時調(diào)整，使?fàn)顟B(tài)參數(shù)和指標(biāo)參數(shù)達到最優(yōu)，減小中間操作對指標(biāo)波動的影響，在保證高質(zhì)量燒結(jié)礦的同時，進一步降低生產(chǎn)成本。

2 總體技術(shù)方案

（1）控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化：按照 “集中監(jiān)控、扁平化管理”的管控要求進行硬件配置并實現(xiàn)主線設(shè)備控制系統(tǒng)、單體設(shè)備控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，達到具備在各工序具備在一個中央控制室內(nèi)實現(xiàn)主、輔工藝全流程集中管控的技術(shù)條件。

（2）現(xiàn)場值守?zé)o人化：空壓站、液壓站、膠帶機轉(zhuǎn)運站、泵站等輔助工藝設(shè)施的控制系統(tǒng)，配合視頻聯(lián)動和音頻報警、環(huán)境監(jiān)控等設(shè)備與技術(shù)、自動檢測儀表與調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)，具備無人值守技術(shù)條件。

（3）設(shè)備運行可靠化：選用技術(shù)性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠的硬件產(chǎn)品，采用熱備、冗余、無擾自動切換，防腐涂層等先進技術(shù)，滿足系統(tǒng)的“高可靠性、高穩(wěn)定性”運行要求。

（4）硬件安裝規(guī)范化：基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)設(shè)備安裝、實施時，線纜敷設(shè)、壓接、標(biāo)識，屏蔽、接地處理，模件安裝、緊固，盤柜就位與固定等等，都要嚴格按照有關(guān)規(guī)范和要求進行。

3 控制系統(tǒng)PLC設(shè)計

3.1 CPU選型設(shè)計

本項目包含原料場、球團、燒結(jié)三個工程。三個工程的控制系統(tǒng)均選用Quantum基本型處理器控制，另外，為防止臨海鹽霧腐蝕，工作環(huán)境較差的PLC如球團原料配料、球團造球、燒結(jié)燃料破碎、燒結(jié)配混、燒結(jié)燒冷、燒結(jié)成品篩分等系統(tǒng)，應(yīng)選用相應(yīng)規(guī)格的帶防腐涂層的模件。

燒結(jié)區(qū)域所有控制系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)的容量大小、處理速度及穩(wěn)定性的角度出發(fā)，CPU選用652 60系列CPU。此處理器屬于Quantum高端系列CPU。

3.2 Quantum EtherNet遠程IO（QEIO）設(shè)計

Modicon Quantum以太網(wǎng)I/O模塊主要被設(shè)計于工廠自動化和過程自動化系統(tǒng)，屬于PlantStruxure系統(tǒng)的一個重要組成部分，該模塊不僅支持遠程I/O架構(gòu)，而且對于將來的升級改造能帶來更多的便利。以Quantum PLC產(chǎn)品為中心，將Ethernet作為主干，并將Quantum本地機架連接到遠程I/O子站，該功能稱為Quantum EtherNetI/O或Quantum EIO。QEIO既可以在單機系統(tǒng)中應(yīng)用，也可以用于冗余系統(tǒng)中。

3.3 以太網(wǎng)遠程IO（QEIO）產(chǎn)品特性

（1）以太網(wǎng)IO架構(gòu)擁有更好的靈活性，以太網(wǎng)拓撲可以靈活地采用菊花鏈環(huán)，主環(huán)，子環(huán)和星型等結(jié)構(gòu)。

（2）開放、標(biāo)準(zhǔn)和長期技術(shù)：Eth/IP通訊協(xié)議，旨在用于過程控制和工業(yè)自動化應(yīng)用，被ODVA組織全球推廣，在未來的以太網(wǎng)背板上更快的開發(fā)新的模塊，以太網(wǎng)CRP/CRA模塊上有更好MTBF，和標(biāo)準(zhǔn)的ODVA產(chǎn)品保持一致性。前面板診斷標(biāo)準(zhǔn)適合維護，基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)和ODVA規(guī)則的培訓(xùn)方式。

（3）以太網(wǎng)IO架構(gòu)更少的限制：IO掃描提供更好的數(shù)據(jù)交換，這樣IO子站可插入更多的模擬量模塊。

（4）更好的性能：更好的ART應(yīng)用程序響應(yīng)時間。

3.4 以太網(wǎng)遠程IO（QEIO）產(chǎn)品優(yōu)勢

標(biāo)準(zhǔn)：以太網(wǎng)是工業(yè)系統(tǒng)解決方案的標(biāo)準(zhǔn)。

可擴展性：QEIO解決方案無需大量的修改滿足項目的整個生命周期的需求。

高可靠性：Quantum雙機熱備和菊花鏈環(huán)型結(jié)構(gòu)，保證過程運行在最低故障率。

靈活：以太網(wǎng)拓撲可以靈活地采用菊花鏈環(huán)、主環(huán)、子環(huán)和星型等結(jié)構(gòu)。

簡單：所有的IO通過唯一的組態(tài)軟件Unity Pro來管理。無限制：每個子站400字入/400字出。

3.5 以太網(wǎng)遠程IO（QEIO）組成

一 個 以 太 網(wǎng) 遠 程 IO（QEIO） 由140CRP31200和140CRA31200等組成。140CRP31200為E/IP 以太網(wǎng)IO 處理器接口模塊，有2個RJ45端口，提供RIO和菊花鏈環(huán)的連接；1個Service 端口提供以太網(wǎng)端口的診斷，以及對外部工具和設(shè)備的訪問（HMI，Unity Pro，交換機）；1個InterLink 端口可提供到DIO的連接，端口須連接到NOE模塊，以混合DIO和RIO在同一根電纜上。140CRA31200為E/IP以太網(wǎng)IO站適配器模塊，有2個RJ45端口，提供RIO和菊花鏈環(huán)的連接；1個Service 端口連接HMI，Unity PC。

[1] 崔堅，李佳，楊光.西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南（下）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.