ControlLogix系統在國內煉鋼轉爐生產中的應用

摘要：本文介紹ControlLogix系統及其在宣鋼煉鋼車間的成功應用，并展望其發展。
關鍵詞：ControlLogix系統 宣鋼 煉鋼 轉爐控制 應用

一、概述

今天，全球知名的工業自動化動力、控制和信息系統解決方案供應商羅克韋爾自動化的集成架構產品和解決方案已經在冶金、電 力、水處理、乳品飲料、煙草、水泥、石化、礦山、汽車制造等各個行業得到成功的應用和廣泛的認同，其控制系統、軟件、變頻器在 冶金各工藝生產中的應用舉不勝數。宣鋼煉鋼車間的2座80t煉鋼轉爐、LF精練爐、2臺連鑄機及輔助布袋除塵器等工藝設施的測控全部采 用了ControlLogix系統，工程于2002年5月18日順利投產。據我們所知，這是ControlLogix系統在國內煉鋼轉爐上的首次應用。

近年來，隨著煉鋼轉爐自動化程度的提高，隨著生產安全性、可靠性要求的提高，隨著全廠調度管理網絡自動化的提高，先進的 、開放的控制系統在生產中得到越來越廣泛的應用。

宣鋼新建煉鋼車間的測控系統在初期的方案設計定論后即開始系統、品牌的招標，在著名的四大控制系統廠商：ABB、Siemens、 Schneider、羅克韋爾自動化參與激烈竟標的情況下，羅克韋爾自動化的ControlLogix以其先進的配置、良好的性能價格比脫穎而出，博 得專家評委的一致青睞，最終中標。

二、系統簡介

2．1．控制系統配置

轉爐控制系統配置：每座轉爐本體、散狀加料、余熱鍋爐、煙氣凈化各用1臺PLC及操作站，轉爐本體公用部分、鼓風機房、煤氣 回收輸配各用1臺PLC及1臺操作站。1#、2#轉爐各設1臺服務器。轉爐控制系統配置如<圖一>所示。

控制系統聯接網絡共有四層：1.設備網（DeviceNet/ProfiBUS）；2.控制網（冗余ControlNet）；3.廠級管理網（EtherNet/IP ）；4.局域網（EtherNet/IP），該網設置于轉爐主控室，以便轉爐主控室2座轉爐的10臺操作站和服務器的聯網使用。

現場設備聯接的設備網有DeviceNet、ProfiBus，如氧槍變頻器、煤氣鼓風機6KV中壓變頻器直接通過設備網卡與PLC通訊。

所有1#/2#轉爐及公用部分PLC、操作站、服務器之間采用（ControlNet）冗余控制網連為一體，實現PLC、操作站、服務器數據 共享、實時交換。

連鑄機、精煉爐同轉爐一樣，采用獨立的ControlLogix控制系統。廠級管理網（EtherNet/IP）將轉爐、連鑄機、LF精煉爐控制 系統的服務器與廠級管理機、調度機相連接，實現主要生產、能源數據相互交換，為廠級管理和調度人員提供產生調度、決策數據。

轉爐各操作站、服務器采用DELL中高端配置商用計算機。服務器、操作站系統平臺為Windows2000（服務器/客戶版）。操作站上 位監控軟件為RSView32，PLC組態軟件為RSLogix5000，網絡組態軟件RSLinx(Control Net/DeviceNet)等。轉爐本體操作畫面如<圖二>所示。

1#/2#轉爐在主控室分別設置一臺服務器，服務器用于網絡管理、用戶登陸控制，生產數據的管理、報表的打印，上位管理網的 通訊、專業工程師的軟件開發及維護使用等。為實現ERP功能奠定基礎。在生產中服務器也可作為操作站使用。

2．2．控制系統特點

代表自動化發展新趨勢的新一代ControlLogix控制系統，從傳統單純的PLC和DCS控制轉為PLC和DCS融合發展的方式，是羅克韋爾 自動化順應這種發展潮流推出的新一代的控制平臺，Logix控制器平臺是將高速離散控制、過程控制、協調傳動控制、運動控制、批次控 制和安全控制融于一體的一個控制平臺。允許混合使用多個處理器、多種網絡和I/O。系統靈活性強、易于集成、模塊化設計、開放式結 構，特有的升級固件，使得系統在應用中功能強大、安全可靠，而且極大地節省培訓費用和工程實施費用。

ControlLogix在宣鋼轉爐過程控制中應用的技術，具有下述特點：

1. 控制器：每臺Logix5555控制器最大尋址量128000點DI/O，4000點AI/O及回路。ControlLogix平臺通過背板提供了高速數據傳輸。各控制 器能產生(廣播)和使用(接收)系統標簽，這種技術使得多個控制器共享輸入信息和輸出狀態，非常實用。可選用戶內存(1.5Mb)。

2. 1756系列智能I/O模塊：I/O模塊種類繁多，可拆卸端子，具有帶電拔插、分變則報(COS)、自診斷、時間標記、模塊標識、閃存升級、電 子保險、單獨隔離等功能。模塊廣播數據的速率可設定。1756-HSC高速計數模塊(4通道)每2ms就能更新數據，效率高。

3. 網絡設置：網絡分層、分工明確、安全可靠。控制網ControlNet冗余、開放、高速、實時、對等傳送數據信息，ControlNet能夠可靠預 測數據何時發送，具有高度的確定性。設備網DevicelNet，是一種開放式的底層通用網絡，基于標準的CAN技術，具有互操作性。成本及 維護費用低。

4. 羅克韋爾軟件：是羅克韋爾自動化公司自行開發推出的產品，具有世界工業界領先的水平。RSLogix5000梯形圖編程軟件包，有靈活易用 的編輯功能、通用的操作畫面、診斷和糾錯工具。RSView32是高度集成、基于組件的人機界面，發揮微軟領先技術優勢的監控軟件，其 開放性與第三方程序有高度兼容性。RSLinx為現場設備連接羅克韋爾自動化產品的通訊軟件，界面友好、功能強大，支持不同網絡上的 設備通訊。

2．3．控制系統主要功能及效果

控制系統完成1#/2#轉爐本體、散狀加料、汽化冷卻、煙氣凈化及公用部分、煤氣鼓風機房、煤氣回收輸配等工藝的生產參數的 在線檢測、數據處理運算、顯示、存儲、管理、控制輸出、報表打印、記錄操作過程等功能。程序全自動時，設備由計算機控制，操作 人員可通過人機對話修改設定值、可直接控制設備運行。

轉爐頂吹氧槍及介質控制、轉爐低吹數模控制、轉爐散狀加料控制、二文喉口開度調節、汽包液位調節等全自動控制等在任何轉 爐生產車間都是較難控制的工藝對象，而宣鋼轉爐控制系統，加以獨特的程序處理，這些工藝對象控制得非常理想，其中轉爐頂/底吹氣 體壓力或流量可以控制在設定值的3%以內，轉爐喉口差壓可以控制在6Pa以內，這些數據與兄弟單位相比，處于領先地位。

三、應用推廣

先進的控制系統是一個現代化工廠的標志，對于企業有著深遠的社會效益和經濟效益。ControlLogix系統在宣鋼轉爐及整個煉鋼 車間的成功使用，不論生產測控，還是廠級生產調度管理，都達到史無前例的水平。為宣鋼節約了能源、降低了成本、減少了操作人員 ，提高了生產的安全性，提高了產品的合格率、生產率。煉鋼車間自2002年5月18日投產后，一個星期即達產。半年的生產時間，使宣鋼 創下了前所未有的歷史產量及經濟效益。經與甲方領導交流，估計由控制系統良好使用帶來的效益每月至少增加200萬元(人民幣)。

“盡管許多自動化公司都聲稱能夠向客戶提供自動化設備及解決方案，但我們認為只有羅克韋爾自動化公司和及其代理商雄越公 司做得最好！”宣鋼煉鋼廠自動化車間樊主任說：“他們有先進的產品技術、雄厚的技術力量、良好的售后服務，我們與他們合作是最 佳的選擇，在未來的項目中我們將繼續采用他們的產品技術。”

宣鋼80噸轉爐的投產，尤其是控制系統，成為了兄弟單位參觀學習的樣例工程。山東青島鋼廠(80t轉爐)、珠海粵裕豐鋼廠 (2x65t轉爐)、承德鋼廠(3x100t轉爐)等單位在考查完宣鋼80噸轉爐項目后，已確定煉鋼車間控制系統全部采用ControlLogix，項目正在 實施中，在不久的明年我們又可以看到更多的ControlLogix系統在煉鋼車間的成功應用。

參考文獻：
[1] ControlLogix選型指南

作者簡介：
杜成業，包頭鋼鐵設計研究院自動化所工作，高級工程師，從事工業自動化的設計、開發工作。宣鋼轉爐控制系統三電編程、調 試項目負責人。
蘭波，包頭鋼鐵設計研究院自動化所工作，高級工程師，從事電氣自動化的設計、開發工作。宣鋼轉爐控制系統電氣專業編程、 調試負責人