PLC在煉鐵高爐自控系統中的應用分析

竇迎斌

【摘 要】論文針對PLC在煉鐵高爐自控系統中的應用，結合實際案例，在簡要闡述系統配置的基礎上，分析了PLC在煉鐵高爐自控系統中的具體應用。得出在煉鐵高爐自控系統中科學合理地應用PLC，對提高自控系統運行的穩定性有重要意義的結論，希望對相關單位有一定幫助。

【Abstract】In view of the application of PLC in the automatic control system of ironmaking blast furnace， combined with practical cases，and on the basis of a brief description of the system configuration， the paper analyzes the concrete application of PLC in the automatic control system of ironmaking blast furnace.It is concluded that the scientific and reasonable application of PLC in the automatic control system of iron-making blast furnace is of great significance to improve the stability of the automatic control system， and it is hoped that it will be helpful to the relevant units.

【關鍵詞】PLC；煉鐵高爐；自控系統；應用

【Keywords】 PLC； ironmaking blast furnace； automatic control system； application

【中圖分類號】TP273 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）05-0180-02

1 案例分析

某鋼鐵生產企業1#高爐，原電子控制系統，在上料和下料操作中采用了復式可編程控制器，雖然在一定程度上實現了自動化控制，但由于其他系統仍然采用傳統手動控制模式，高爐設備比較陳舊，運行效率一直得不到有效提升，工藝操作水平比較低，嚴重影響了煉鐵整體生產水平的提高。在2012年對1#高爐系統進行了全方位改造，采用了西門子PLC自動控制，取得了良好的應用效果，值得大范圍推廣應用。

2 系統配置

1#高爐經過系統改造以后，電氣控制部分PLC主機采用西門子S7-400系列的CPU414-2DP，具體配置情況如圖1所示。

從圖1可以清楚看出，改造后自控系統配置可以完成現場數據采集、邏輯運算、連鎖、數據處理等功能，為確保各項工作能順利開展，該控制系統采用兩種網絡連接方式，一種是工業以太網，另一種是Pro f i bus-DP[1]。其中工業以太網以光纜為主干傳輸網絡，然后再通過光纖收發器、交換機等就可以電腦操作，由于在該系統中卷揚沒有設置電腦操作，為高爐自動控制實現奠定堅實基礎。

3 PLC在煉鋼高爐自控系統中的具體應用

3.1 硬件系統的應用

西門子S7-400系列屬于一種比較通用的PLC系統，可有效滿足煉鐵高爐自動化控制和系統運行的需求，可有效滿足不同場合不同工業的需求，具有容易實現分布式配置的特性，可有效滿足實際需求，是目前工業領域應用最廣泛的一種自動化控制系統。在具體應用過程中，采用緊湊的模塊化組合結構。

就案例而言，下位機的PLC是整個CPU的主要控制系統，為實現對煉鐵高爐自控系統運行的全方位控制，采用WINCC6.0進行實時動態監控。并采用Windows XP系統作為主要的控制平臺。在具體應用過程中，為最大限度提升提高整個控制系統運行的穩定性和運行效率，采用了雙纜熱備冗余處理，而下位機則采用雙機雙纜熱備冗余進行控制。在煉鐵高爐自控系統中配置了雙CPU半熱冗余為主機系統，因此，當整個系統在具體運行過程中，CPU就處于帶電運行狀態，如果某一個CPU發生故障難以正常使用，則備用CPU就會立即啟動，有效保證了整個系統運行能夠持續穩定運行。在煉鐵高爐自控系統運行中，兩臺上位機可進行同時工作，在上位機和主機電源之間通過網絡通信系統進行連接，為提高系統硬件的穩定性，需要設置多個遠程站柜，才能實現全方位全過程控制。如果在煉鐵高爐自控系統中上位機和下位機不盡相同，要通過增設光纜的方式實現相互通信。

3.2 軟件系統的應用

3.2.1 STEP7軟件包的應用

案例鐵廠的煉鐵高爐自控系統中，采用Windows XP作為主要操作平臺，在具體編程中采用了西門子STEP7作為軟件包進行使用，在具體應用時直接通過對WICNN進行開發利用，就可以實現對整個設備運行的全方位、全過程控制。大量應用實例表明，PLC系統的主要功能為：可以根據鋼鐵企業實際要求，對所需配料和投放的順序進行自動設置，然后在利用配料車把相關的配料運輸到料斗中，再根據實際配料需求，把不同配料運輸至大高爐內部，就可以實現自動化配料和全方位監控。

3.2.2 代碼設定

在進行槽下配料時，根據具體需求分為多個稱量斗，然后通過對稱分布的方式布設在軌道兩側，當高爐中需要加料時，通過中間配料桶的規定把配料裝入礦斗中。然后通過程序代碼來設定實際稱量，就可以實現自動化稱量，大大提高了配料的效率和準確性。

3.2.3 選擇合理的布料方式

布料方式是實現煉鋼高爐自控的關鍵。根據布料器的實際情況，來選擇與之相適的布料方式，才能滿足實際需求。就案例鋼鐵企業而言，具有PLC的煉鐵高爐自控系統，可實現布料器的變頻控制，而且可以從不同的角度來顯示布料器的狀態和所處的具體位置。但要想實現這一功能，布料系統和槽下系統相互結合，才能對煉鐵高爐上料的全過程進行自動化控制。在自動檢測過程中，還要根據實際加工需求，對布料溜槽的實際旋轉圈數、傾斜角等進行精確控制，可大幅提升操作人員工作的靈活性和便利性。

3.2.4 成像設備的應用

為最大限度上提升煉鐵高爐布料的準確性，可以在爐頂設置一個 成像設備，可利用氨氣流套筒進行全方位保護，并在操作室中設置監視器，以便對高爐中運行情況進行全方位控制。布料方式的多樣性，可有效提高布料精確性，而且還能提高利用率，降低成本，除此之外，通過設置成像設備，還可以為高爐的維護養護提供真實有效的數據依據，是目前各大煉鋼高爐自動化控制的主要發展方向。

3.3 HMI監控技術的應用

HMI的中文翻譯為人機界面，在煉鐵高爐自控系統中應用此項技術可以實現集中監視控制，對整個系統運行的參數、數據、信息等進行全方位控制，促使生產人員能夠更加清晰明了地掌握煉鋼高爐的實際運行狀態。而HMI監控可以把整個系統的工藝設備畫面傳輸到相應顯示畫面上，可以對相關設備進行在線控制，發生故障和問題可以及時報警處理，為故障處理提供數據支撐。煉鐵高爐自控系統的操作區域包括：上下料操作、高爐監控操作、熱風爐操作、布袋除塵操作等，通過HMI監控技術可實現各個操作系統的資源和數據共享。大量應用實例表明，在這些操作系統中融入PLC系統和技術，可以把原儀表盤、操作臺等進行全方位控制，不但可以大幅度降低系統發生故障的概率，而且還能對系統運行的實際情況進行實時動態檢測，大大提高了操作的便捷性和效率。

4 結語

綜上所述，本文結合實際案例，深入分析了PLC在煉鐵高爐自控系統中的具體應用，得出以下幾點結論：①PLC技術全球工業事業的發展有非常重要的意義，但PLC系統在具體應用過程中，具有很強的綜合性和系統性，任何一個環節控制不當，都會限制PLC系統性能和作用的發揮，需要應用單位高度重視。②煉鐵高爐自控系統是提高煉鋼效率和質量的關鍵，把PLC技術融入煉鐵高爐自控系統中，不但可以有效提高整個系統運行的效率和質量，而且也是目前煉鐵企業發展的主要趨勢，對提高煉鐵企業的市場競爭力有重要意義。③在煉鐵高爐自控系統中應用PLC，可以實現煉鐵高爐生產全過程、全方位的監督和控制，通過這樣的方式，不但可以大幅度提升高爐的工作效率，而且還能為高爐維修和養護提供真實有效的數據支持，從而有效保證高爐的生產質量和生產效率，可促使高爐的生產更加便捷和穩定，同時也是提高高爐生產工藝的主要途徑，能夠促進我國工業生產領域朝著更加科學、合理的方向發展。應用實例表明，在煉鐵高爐自控系統中融入PLC符合目前我國鋼鐵企業發展標準和規范的要求，值得大范圍推廣應用。

【參考文獻】

【1】樊建國. 西門子PLC在高爐上料自動控制系統中的應用[J].機電信息， 2015（24）：49-49.