西门子PLC在泰钢580m³高炉煤气净化自动控制系统中的应用

1 系统介绍 该项目位于山东省莱芜市，为山东泰钢钢铁集团1#高炉技改项目，是对高炉产出的煤气进行净化处理。 以前泰钢的煤气净化自动控制系统点数都比较少，都采用S7-400的CPU与模块组成，而这次泰钢580m³高炉煤气净化系统自动控制系统点数比较多，为了保证系统的稳定运行和减少投资，所以设计采用西门子CPU414-2DP带ET200站组成。 2 自动控制系统构成 煤气净化自动控制系统主要分为二部分：自动反吹系统、自动卸灰系统。系统采用了一套CPU带7个ET200M站组成，实现对高炉煤气净化系统生产的连锁控制，实时数据的采集与分析，过程设备的监控与报警，过程趋势数据的采集与处理，画面显示。完成了生产设备的基础自动化及过程计算机控制，并使用环形网络技术，实现与高炉上料计算机系统、高炉本体计算机系统、高炉热风计算机系统之间的数据传输，构成高炉生产的综合监控网络。 图1系统配置图及网络布置图1 煤气净化系统由两1套西门子PLC进行控制，2个工程师站（生产中工程师站作为监控站使用），基础控制层采用西门子S7 414-2 系列CPU带ET200M分站，采用西门子公司PROFIBUS-DP网连接I/O站，通过PLC上工业以太网接口模板（CP443）与工程师站或监控站的网卡进行通讯，再以工业以太网交换机用百兆光纤组成环形网络结构展。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。监控系统采用西门子公司的WinCC 6.0监控软件，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。WinCC 6.0支持其于因特网的远程在线组态，嵌入式VBS动作和C动作。操作系统为Windows XP，编程软件采用STEP7 V5.4编程软件，它支持５种IEC标准语言，系统提供了许多功能和功能块，可以在OB块中循环调用，如果一些特定的算法或逻辑控制需要改变，只需修改FC功能或FB功能块即可。 3 系统功能 3.1 自动反吹控制 根据工艺要求和现场实际情况，反吹电气控制采用巨阵式设计，用25个继电器控制150个反吹电磁阀的开闭，由于反吹操作量大，所以系统在整体设计上没有手动控制，全部由计算机连锁控制。计算机控制又分为手动、半自动、全自动操作模式，操作人员只要选择好了半自动和全自动方式操作，设置好参数，计算机就会自动对箱体蝶阀的开关进行操作，进行自动反吹。 3.2 自动卸灰控制 根据工艺要求和现场实际情况，卸灰系统从整体上分为机旁操作和计算机联锁操作。机旁操作是指操作人员在现场操作箱上进行设备的启动、停止及设备运行情况的监视。当一台设备于机旁操作状态时，PLC不再参与系统的联锁与操作，确保了重复操作与误操作的出现。 计算机联锁运行是指处于自动运行的所有设备每一刻都参入各自联锁条件，如运行安全联锁、工艺参数联锁、启动或停止顺序联锁等，有效地防止前后设备在联锁过程中出现问题导致设备的损坏。 4 系统特点 （1） 安全可靠性。整个系统机柜内控制电路都采用UPS电源供电，供给220V交流电源和24V直流电源，在外部出现电源故障断电后，可维持30分钟持续供电，不会对自动控制系统产生影响。 （2） 实现了三电一体化。该系统现场所有设备信号都进入PLC控制，电气去掉了中间联锁。操作方式分为自动和机旁控制，取消了控制室操作台、模拟屏和显示仪表，改为CRT监控，所有数据全部在上位机显示，操作员可以直接用鼠标和键盘进行操作。 （3） 控制灵活性。当系统出现故障时，监控画面将以报警形式提醒用户，同时可以在线查询报警情况，还可以通过历史数据记录来查询故障情况。 （4） 便捷的系统操作与监视管理。该系统提供良好的人机界面，实现分布处理与集中管理一体化，而且系统故障率低，可靠性高，操作简便，控制功能和精度满足生产工艺的要求。 （5） 易维护性。西门子PLC模块都支持在线插拔，当系统模块出现问题的时候，可以直接更换损坏模块，简单方便，不对控制系统产生任何影响。 5 结束语 该项目于2007年9月份调试完毕投入使用至今，PLC控制系统运行良好。从生产到现在实践证明自动化控制程度的大大提高，使生产操作更加简便，为高炉的节能降耗、安全生产、环境保护等方面发挥了重要作用。