首鋼第二煉鋼廠為了提高生產(chǎn)高附加值品種鋼的能力和解決生產(chǎn)組織環(huán)節(jié)的瓶頸難題，決定于2006年新建第二座LF爐。2#LF爐控制系統(tǒng)決定采用西門子S7-400 PLC平臺(tái)，上位機(jī)監(jiān)控畫面上為了能與二煉鋼現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集InSQL數(shù)據(jù)庫(kù)和ERP系統(tǒng)相兼容決定采用Wonderware公司InTouch軟件。
一、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
整個(gè)控制系統(tǒng)可以分成兩大部分，一為電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)，二為主體控制控制系統(tǒng)，三為外附系統(tǒng)（底吹氬調(diào)節(jié)系統(tǒng)和合金喂絲系統(tǒng)）。其中電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)、外附系統(tǒng)都為廠家成套提供本文不做過(guò)多介紹，本文主要介紹主體控制系統(tǒng)。主體控制系統(tǒng)由一臺(tái)西門子S7-400PLC（CPU416-2DP）和2臺(tái)InTouch操作員站組成，主體PLC與操作員站、電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)的通訊采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊，主體PLC與外附系統(tǒng)間的通訊采用MPI通訊，主體PLC與變頻器、分布I/O之間的通訊采用Profibus-Dp通訊。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下：
二、InTouch軟件設(shè)計(jì)1） 配置數(shù)據(jù)通訊
InTouch讀取現(xiàn)場(chǎng)PLC變量是通過(guò)標(biāo)記名來(lái)實(shí)現(xiàn)的，標(biāo)記名分為內(nèi)部變量和外部I/O變量，其中內(nèi)部變量不需要通過(guò)Wonderware I/O Server即可進(jìn)行訪問(wèn)，外部I/O變量數(shù)據(jù)的來(lái)源一般為本機(jī)或其他計(jì)算機(jī)站點(diǎn)運(yùn)行的程序，這類數(shù)據(jù)由InTouch通過(guò)NetDDE或SuiteLink協(xié)議的方式通過(guò)Wonderware I/O server獲取。本主體控制系統(tǒng)中利用西門子編程軟件STEP7創(chuàng)建項(xiàng)目，新建了2個(gè)操作員站（PC站）、一個(gè)西門子S7-400PLC站，PLC站與PC站之間的通訊通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)連接通訊類型為S7連接。同時(shí)在操作員站上配置了虛擬PC站和Wonderware I/O Server，InTouch通過(guò)I/O server能方便地連接到西門子PLC上。然后在InTouch中利用標(biāo)記名字典根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建相應(yīng)的標(biāo)記名即可實(shí)現(xiàn)InTouch與PLC之間的數(shù)據(jù)通訊。
2） 畫面組態(tài)和系統(tǒng)監(jiān)控
根據(jù)LF爐的工藝要求和便于操作、美觀的原則，整個(gè)監(jiān)控畫面系統(tǒng)分成了8個(gè)主畫面和若干子畫面，其中8個(gè)主畫面分別為“鋼包車系統(tǒng)”、“冷卻水系統(tǒng)”、“合金加料系統(tǒng)”、“高壓系統(tǒng)”、“液壓系統(tǒng)”、“數(shù)據(jù)趨勢(shì)查詢系統(tǒng)”、“通訊系統(tǒng)”、“報(bào)警查詢系統(tǒng)”。每個(gè)主畫面所監(jiān)控的設(shè)備都在一個(gè)功能相對(duì)集中的工藝段內(nèi)，操作員可以在同一個(gè)畫面內(nèi)監(jiān)控到該崗位的所以設(shè)備，所以的工藝操作都可通過(guò)鼠標(biāo)在畫面上來(lái)實(shí)現(xiàn)，操作非常方便界面非常友好。“報(bào)警查詢系統(tǒng)”顯示的報(bào)警與其他主畫面中的存在的報(bào)警一一對(duì)應(yīng)，即每一個(gè)報(bào)警查詢畫面顯示的都是其對(duì)應(yīng)的主畫面中的報(bào)警。通過(guò)“數(shù)據(jù)趨勢(shì)查詢系統(tǒng)”、“報(bào)警查詢系統(tǒng)”畫面可以快速進(jìn)入查詢系統(tǒng)，十分便捷得進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢與分析。下圖為其中幾個(gè)畫面：
圖3 LF爐總貌畫面
圖4 合金加料畫面
圖5 報(bào)警查詢畫面
圖6 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控畫面
3） 系統(tǒng)安全
系統(tǒng)安全問(wèn)題是每個(gè)操作員站軟件設(shè)計(jì)人員必須考慮的，本系統(tǒng)操作系統(tǒng)為windows 2000 server,操作系統(tǒng)本省穩(wěn)定可靠，具有很高的安全性，InTouch可以通過(guò)帳號(hào)管理機(jī)制，限制不同人員的訪問(wèn)權(quán)限，來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全，在本系統(tǒng)中共設(shè)置了2個(gè)級(jí)別的訪問(wèn)權(quán)限，分為工程師級(jí)、操作員級(jí)。工程師級(jí)的權(quán)限最高，可以進(jìn)行修改參數(shù)、畫面組態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)控等。操作員級(jí)的權(quán)限只能實(shí)時(shí)監(jiān)控。
4） I/O server的冗余
本主體控制系統(tǒng)中兩臺(tái)操作員站的功能是完全相同的，每個(gè)InTouch在通過(guò)I/O server與PLC通訊時(shí)也采用了冗余方式，其配置方法是（如圖7）：配置（在不同的計(jì)算機(jī)內(nèi)）了2個(gè)及以上I/O server,正常時(shí)InTouch只通過(guò)主I/O server與PLC通訊，InTouch不斷監(jiān)視主I/O server通訊狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)其存在通訊問(wèn)題，InTouch立即自動(dòng)轉(zhuǎn)到備用I/O server。
圖7 訪問(wèn)名冗余配置
首鋼第二煉鋼廠2#LF爐項(xiàng)目上采用了該監(jiān)控系統(tǒng)后，經(jīng)過(guò)了1年多時(shí)間的運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便，提高了設(shè)備的有效作業(yè)率，提高了該廠生產(chǎn)高附加值品種鋼的能力，解決了生產(chǎn)組織中出現(xiàn)的瓶頸問(wèn)題。
