SIENMES PCS7过程自动化系统在韶钢2600m sup>3 /sup>高炉炼铁工艺控制上的应用

概要： 广东省韶关钢铁集团有限公司是目前广东省最大的钢铁企业，也是中国华南地区最重要的钢铁企业之一。韶钢松山股份有限公司在中国股票市场的钢铁板块中是业绩最优秀的公司。高炉是钢铁联合企业生产线中最重要的基础设备。2600m³高炉现代化的大型高炉，利用SIMATIC PCS7的特点，实现高炉生产的全集成过程自动化。 韶钢简介： 广东省韶关钢铁集团有限公司(以下简称韶钢) 始建于1966年，地处中国改革开放最早也最为活跃的沿海经济大省--广东省，占地面积8.78平方里,是中国500家最大工业企业和国家512家重点企业之一，国家一级计量企业、中国工商银行特级信用企业，是目前广东省最大的钢铁企业，也是中国华南地区最重要的钢铁企业之一。韶钢现有员工1.62万人。 韶钢是一个联合钢铁企业。拥有大型原料混均堆场、烧结、焦化、炼铁、转炉和电炉炼钢、连铸、8个轧钢厂以及制氧、发电、石灰焙烧、煤气混合和综合利用等设施。韶钢生产的主要钢材品种有厚度4-90mm，宽度1800-3000mm的中板和厚板，φ5.5-16mm的线材， φ10-40mm的棒材。 诚信为本， 规范高效， 创新业绩， 真诚奉献是韶钢的核心价值观。韶钢人坚信诚信为本--是企业和员工立心之基，规范高效--是企业和员工立业之道，创新业绩--是企业和员工立命之魂，真诚奉献--是企业和员工立身之源。 2005年韶钢已达年产铁4,800,000吨，年产钢5,000,000吨和年产材4,700,000吨的生产能力。2004年韶钢年销售额达到12,000,000,000元人民币，利润1,100,000,000元人民币。 2003年在全球钢铁业100强，排第79位。韶钢松山股份有限公司进入中国上市公司100强，排52位。在中国股票市场的钢铁板块中是业绩最优秀的公司。"韶钢松山"被CCTV评为2003年中国最具价值的十大上市公司之一，排名第六位。在全国钢铁行业中韶钢排20位。今年以来韶钢被列入2003年广东省大型企业竞争力50强。 韶钢的发展历程可分三个阶段：自我滚动发展期（1995年--1997年）。主要通过自筹资金实现企业的自我滚动发展。快速发展期（1997年-2002年）。主要利用上市等资本经营和优化资源配置实现快速发展。跨越发展期（2003年以后）。将通过加大资本市场融资的同时，引进外资和民营资本，加速实现产权多元化，达到跨越式发展的目的。 高炉炼铁过程： 高炉是钢铁厂利用铁矿石作原料生产铁水的主要设备。高炉也是钢铁联合企业生产线中最重要的基础设备，铁水是转炉炼钢的主要原料，因此高炉生产的优劣直接关系到钢铁联合企业炼钢和钢材的生产。 炼铁是在高炉内进行还原反应过程，如下图所示，炉料-矿石、燃料和熔剂从无料钟炉顶装入炉内，从鼓风机来的冷风经热风炉后，形成热风从高炉风口鼓入，随着焦炭燃烧，产生热煤气流由下而上运动，而炉料则由上而下运动，互相接触，进行热交换，逐步还原，最后到炉子下部，还原成生铁，同时形成炉渣。积聚在炉缸的铁水和炉渣分别由出铁口和出渣口放出。 SIMATIC PCS7实现三电一体化控制系统： 2600m³高炉现代化的大型高炉，年产铁水2,000,000吨。由于高炉在钢铁厂处于喉舌位置，需及时和稳定地供应炼钢工序合格的铁水，故其稳定工作是很重要的。大型高炉昼夜上料装料达近万吨，如此大量的且要正确称量、配料、批重和水分补充证以及要按规定顺序及时装入炉内，用人工执行是困难的。深圳市域展工业自动化技术有限公司充分利用SIMATIC PCS7的特点，实现高炉生产的全集成过程自动化，这是SIMATIC PCS7在大型国内高炉上的第一次应用。 ●铁矿石、焦炭、石灰等原料储存、配料和皮带输送系统 ●槽下配料、放料等顺序控制系统 ●配料计算与优化数学模型 ●高炉炉顶无料钟自动控制系统 ●高炉炉体温度检测和控制系统 ●水冷炉壁温度检测及冷却水水温、压力检测和控制 ●鼓风机定风量、定风压检测和控制系统 ●热风炉换热、燃烧自动控制，风温检测和控制 ●煤粉喷吹自动控制系统 ●除尘自动控制系统 ●十字测温系统 ●高炉水渣自动控制系统 ●出渣口和出铁口自动制系统 ●循环水处理系统 高炉三电系统在功能分配上同时又是分级式层次结构，高层次是过程控制级，低层次是基础自动化级。 基础自动化级，主要进行电气自动控制和仪表自动控制，对工艺设备过程信息进行检测、显示、记录及数据初步处理，执行设备运转控制及工艺设备过程自动调节、超限报警。 过程控制级，主要完成生产过程优化控制、操作指导、数据处理和存储，与上级管理计算机及其它计算机之间的数据通信。 在2600m³高炉控制系统方案选择时，设计方按旧的控制管理理念，提出基础自动化级的电气系统采用SIEMENS S7 PLC系统，仪表控制系统采用西屋公司DCS系统；过程控制级采用IBM服务器。深圳市域展工业自动化技术有限公司向用户提出SIMATIC PCS7全集成过程自动化的概念，并同用户反复商讨，最终采用SIMATIC PCS7系统。 2600m³高炉SIMATIC PCS7系统配置： 基础自动化级采用1套冗余AS417站，1套冗余AS414站3套AS416，4套S7-300 PLC ，2套冗余配置的服务器，10 台客户机，7套操作员站，远程I/O站，2台网络打印机。 过程控制级采用1套服务器。承担数据库共享、数据处理、实时控制、信息管理、画面报表、软件包的共享等。过程控制级的计算机可与生产调度中心、炼铁厂管理机等通信。 见系统配置图 该系统有以下主要特点： ●完全满足工艺要求，实现高炉生产的全自动化。 ●实现了新一代三电一体化。本系统采用高功能大容量的服务器和操作站，并将AS控制器、服务器和操作站连接在同一条以太网上，以进行数据和画面的高速传送，实现了高度集成的概念。 ●高度可靠的二重化系统结构。关键控制设备采用冗余配置，系统配置简单可靠。 ●系统充分利用SIMATIC PCS7强大的、丰富的、高水平的、方便的软件开发平台，提高工程效率，缩短工期。 ●为系统扩展提供条件 结束语： SIMATIC PCS7 系统在韶钢2600m³高炉上的成功应用为SIEMENS开拓中国大型高炉自动控制系统的市场奠定了良好的基础，中国深圳市域展工业自动化技术有限公司积多年来在大中小型高炉成功开发和应用SIMATIC PCS7的丰富经验，为SIMATIC PCS7在高炉应用上的推广创造了典范。