摘要:
福建三鋼閩光二煉鋼于2009年新建了兩座120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐—1# 、2#轉(zhuǎn)爐。整個自動化控制系統(tǒng)的配置達到當今國內(nèi)領(lǐng)先水平，電氣儀表控制一體化，具有方便、快捷和非常友好的人機操作界面(HMI)，具有高速、大容量和開放的技術(shù)性能。
1. 項目背景
2009年，是我國冶金行業(yè)跌宕起伏的一年。年初行業(yè)為金融危機所困擾；年中國務(wù)院部署了一系列促進鋼鐵市場健康發(fā)展的政策措施。如《鋼鐵產(chǎn)業(yè)振興調(diào)整規(guī)劃》、提高部分鋼鐵產(chǎn)品出口退稅率、鋼材期貨上市等政策措施還是給鋼鐵行業(yè)帶來了積極的變化。近期國內(nèi)鋼鐵行業(yè)出現(xiàn)交易增加、市場回暖跡象。在這個行業(yè)背景下，三鋼集團果斷決策，對二煉鋼進行技術(shù)改造，打造“大型化、現(xiàn)代化、綠色化”企業(yè)。工程采用了轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹技術(shù)、過程自動化煉鋼技術(shù)、轉(zhuǎn)爐煙氣干法除塵技術(shù)、連鑄機復(fù)合電磁攪拌技術(shù)、連鑄機自動開澆技術(shù)、連鑄結(jié)晶器液面自動控制技術(shù)等多項具有行業(yè)領(lǐng)先水平的先進技術(shù)。
2. GE的Proficy Process System過程控制解決方案簡介
Proficy Process System（以下簡稱PPS）是GE 推出的無縫整合的過程控制系統(tǒng)。綜合了DCS、PLC的優(yōu)勢，基于成熟的技術(shù)，為過程控制、批量生產(chǎn)管理、工廠維護和信息化提供了一整套強有力解決方案。 PPS包括PAC多領(lǐng)域控制系統(tǒng)、iFix HMI軟件、Historian 實時歷史數(shù)據(jù)庫等系列產(chǎn)品。PPS通過全局數(shù)據(jù)命名空間將控制器，人機界面和歷史數(shù)據(jù)庫無縫地整合在一起，消除了控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)之間的間隙，實現(xiàn)了完全的商業(yè)整合，為企業(yè)提供了一個真正綜合的、開放的商務(wù)解決方案。PPS將 GE制造領(lǐng)域的專業(yè)經(jīng)驗和六個西格瑪方法相結(jié)合， 提供了一個靈活、彈性、可控高效、可靠的控制和優(yōu)化生產(chǎn)過程，使得用戶能進行實時操作，確保生產(chǎn)流程順利、高效運轉(zhuǎn)，并得到更高的投資回報。
3.Proficy Process System過程控制解決方案在三明閩光二煉鋼的應(yīng)用
1．1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
控制站采用GE PAC system RX3i系列，CPU選用3i系列中高性能的1Ghz處理器，64M內(nèi)存的CPU320，滿足程序算法高實時性的需求；IO站采用高性能的PAC IO，具有基于機架式安裝，維護方便、支持熱插拔并帶有完善的自診斷功能特點；這個系統(tǒng)無論是上位機網(wǎng)絡(luò)還是IO總線均采用100M高速工業(yè)以太網(wǎng)，保證了IO和人機界面數(shù)據(jù)的刷新速率；另外PPS還提供了一個開發(fā)的平臺，有方便的第三方設(shè)備數(shù)據(jù)接口，在本項目中，氧槍、傾動、投料變頻器則通過PROFIBUS—DP網(wǎng)連接到其主IO站上，其他第三方PLC和儀表則通過Modbus RTU和PPS系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊，PPS作為工廠主控制系統(tǒng)能夠方便有效地完成對第三方設(shè)備的監(jiān)控。整個裝置（煉鋼和公用工程）共用同一個控制網(wǎng)絡(luò)，降低了工段間通訊的難度，方便了工段間的相互協(xié)調(diào)，易于實現(xiàn)全廠統(tǒng)一調(diào)度。操作站采用工業(yè)計算機配中文Windows操作系統(tǒng)，HMI采用了GE業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的IFIX，歷史數(shù)據(jù)庫采用了帶有高性能壓縮能力的iHistorian產(chǎn)品。
1．2 控制系統(tǒng)的特點
系統(tǒng)具有以下特點：
(1) 電氣控制系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)和汁算機信息化系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)三者之間一體化，優(yōu)化了數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)和共享。
(2) 電氣控制和儀表控制采用相同的控制設(shè)備，編程和人機界面風(fēng)格統(tǒng)一，降低了維護和備件成本，且掛在同一個網(wǎng)絡(luò)上，實現(xiàn)了控制平臺的統(tǒng)一，通汛方便，減少了通訊硬件接口，合理分擔控制功能。
(3) 遠程IO通訊
控制站RX3i CPU320和遠程PAC IO之間的通訊采用百兆以工業(yè)太網(wǎng)進行通訊，具有高速率，低延時和高可靠性等特點，保證了現(xiàn)場IO數(shù)據(jù)快速可靠地更新。
(4) 第三方設(shè)備通訊
變頻器和氧槍等設(shè)備現(xiàn)通過Profibus-DP和控制器進行通訊，極大地減少了設(shè)計工作量、電纜施工量等，提高系統(tǒng)的可靠性和維護方便性。
(5) 歷史數(shù)據(jù)存儲和生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口
PPS提供了帶數(shù)據(jù)壓縮功能的實時歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器，可以長時間存儲工藝數(shù)據(jù)和操作事件，并且提供OPC接口方便實現(xiàn)和生產(chǎn)管理ERP系統(tǒng)的通訊。
1．3 系統(tǒng)控制方式
轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)共有12套控制站，按每個轉(zhuǎn)爐、公用系統(tǒng)分開的原則設(shè)置，以保證一座轉(zhuǎn)爐檢修或故障情況下不影響其他轉(zhuǎn)爐正常運行。單體設(shè)備的基本運轉(zhuǎn)分為自動、手動二種方式，操作場所分為中央、現(xiàn)場兩種選擇。系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)分為計算機、自動、手動3種方式。在“計算機”方式下控制器接受計算機模型數(shù)據(jù)并進行實時控制，包括氧氣流量、底吹氣體種類及流量、氧槍高度、副原料種類及重量；在“自動”方式下，PLC根據(jù)內(nèi)部保存的吹煉計劃模式自動進行煉鋼；在“手動”方式下，PLC根據(jù)人工設(shè)定數(shù)據(jù)控制煉鋼生產(chǎn)。
控制程序的開發(fā)采用了模塊化的方式，在編程前規(guī)劃好需要使用的程序算法塊，可將需重復(fù)使用的功能做成自定義算法庫，在以后的編程過程中反復(fù)調(diào)用；不同類型的程序采用不同的組織塊調(diào)用，吹煉時鐘、流量累加、PID調(diào)節(jié)等。根據(jù)工藝特點，采用多種編程邏輯，如對過程控制采用功能塊編程，對底吹控制采用順序功能圖編程，對邏輯連鎖采用梯形圖編程；對操作數(shù)據(jù)進行安全性檢查，如對設(shè)定數(shù)據(jù)的合理性檢驗、變化速率的約束等。
4.總結(jié)與展望
GE PPS過程控制系統(tǒng)自投產(chǎn)以來運行穩(wěn)定，各項功能可靠，取得了補償?shù)慕?jīng)濟效益和社會效益。結(jié)合三鋼當前的具體情況及工藝要求，采用當代先進的技術(shù)設(shè)備的福建三鋼閩光二煉鋼1# 、2#轉(zhuǎn)爐自動控制系統(tǒng)，使三鋼鋼煉鋼廠轉(zhuǎn)爐的自動控制和生產(chǎn)管理水平躍上丁一個新的臺階，滿足了今后 產(chǎn)和新技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)管理和信息管理的需要。1# 、2#轉(zhuǎn)爐及公用工程項目符合國家“低碳，環(huán)保“的發(fā)展主題，是集團公司創(chuàng)造“大型化、現(xiàn)代化、綠色化”企業(yè)的重要示范性工程。
關(guān)于GE智能平臺
GE智能平臺是一個提供高新技術(shù)的企業(yè)，它為世界各地的用戶提供用于自動化控制的軟件、硬件和技術(shù)服務(wù)以及嵌入式計算。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋€獨特的，靈活的，超可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，使得他們在包括能源、水處理、消費品、國防和防御，以及通訊等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域獲得持續(xù)的優(yōu)勢。GE智能平臺是一家總部設(shè)在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾的全球性企業(yè)，是GE企業(yè)解決方案集團公司的一員。想獲取更多信息，請訪問：www.ge-ip.com/cn。
