寶鋼三期原料場PLC控制系統

寶鋼三期原料場控制系統是一個集一、二、三期控制系統為一體的大型、綜合的原料控制與處理系統。控制系統采用高速、可靠、先進、大容量的GE FANUC 90-70系列PLC和Alpha過程機、MMI等設備，應用IEEE 802.3 CSMA/CD以太網和GENIUS現場總線，實現對原料場工藝設備的管控一體化和三電一體化控制。

1 功能
　　
　　1.1 主PLC控制功能

　　主PLC無I/O接口要求，應用GE公司最新生產的CPX 935 CPU和CMM742以太網通信模塊，采用雙機熱備冗余結構。其作為過程機、MMI和設備PLC之間的通信接口，主要完成流程選擇、流程聯鎖、流程起動、順序停止、一齊停止、故障停止、緊急停止、流程報警、流程切換、流程合流等流程功能和對整個料場的自動廣播系統的控制。主PLC通過以太網和設備PLC將現場各工藝設備的運行、停止、故障、位置、操作方式、給料、料位、流量、切換、選擇等數據存儲在其相應的數據區。流程開始時，MMI/過程機首先把流程信息送給主PLC，主PLC接受到這些流程數據后，根據流程所含設備的狀態判斷該流程是否合法。主PLC給每個合法流程建立25字的流程狀態控制區，該區包含流程編號、流程切換、流程合流等信息。它還開辟出3x100字存儲流程設備的ID表，3x59字存儲流程設備ID在所有設備ID表中的指針表以及100字的內部流程狀態控制區域。原料場共有600余臺設備，組合的生產操作流程556個，單一流程所包括的單體設備多達37個，這些流程功能都定義在一套主PLC上完成。

　　1.2 設備PLC控制功能

　　控制系統有7套共14臺設備PLC，應用CPM925 CPU和CMM742通信模塊。其中1#-5#設備PLC采用雙機熱備冗余結構。控制系統根據不同皮帶輸送系列和不同原料控制的要求，按照控制方便可靠、就近集散控制的原則把各種現場設備送入不同的PLC進行控制。
　　1#-5#設備PLC通過多模光纖、調制解調器、中繼器等總線部件來完成大范圍內的工藝設備的控制。設備PLC接受主PLC的控制指令，除控制原料輸送、供料、受料、灑水、除塵、采樣、金屬檢測與去除等設備外，還進行皮帶秤負荷率、流量、物料累積量、料槽料位的計算和圓盤給料機CFW的PID控制?，F場設備若沒有緊急停止、單動、跑偏、過負荷等故障，則其處于無故障狀態，可以運轉。只有無故障、沒有運轉且工藝允許的流程才是合法的流程。如果是合法的流程，那么設備PLC一旦接收到主PLC的起動指令就立即起動現場設備。PLC檢測到現場設備已經運轉，就送“確認”信號給主PLC，告訴其可起動上游設備了。設備PLC接收到主PLC停止指令后，中斷設備的運轉。這樣，主PLC在不同的時序發送不同設備的起動、停止、警鈴、使用、小車需求位置、料位需求等指令，便可實現所有的流程控制功能。
　　6#、7#設備PLC無I/O要求，主要完成監視堆取料機的位置、進行防碰撞演算和工藝操作有關參數的設置、收集實時狀態數據給主PLC，發送主PLC關于流程控制的指令和數據給堆取料機等功能。利用6#、7#設備PLC，中央控制室還可以根據如混勻堆積等工藝要求完成對現場堆取料機的遠程手動和自動堆取作業。
　　8#設備PLC實現高爐煤粉噴吹控制。接口PLC為三期建設和一、二期改造期間的臨時控制通信網關，其讓新控制系統接受老控制系統的數據，并將新系統控制指令發送給一、二期PLC控制系統，保證生產的連續和穩定。

2 控制軟件的開發

圖1 PLC控制軟件流程圖

　　控制軟件采用全符號化的梯形圖編寫。設計程序時應充分考慮系統的資源，盡量減少程序邏輯掃描時間，提高控制的實時性。控制軟件流程如圖1所示。初始化模塊完成PLC投入運行時的一些數據區的設定。利用硬件檢測模塊，PLC可以檢測出其硬件的運行狀態是否正常并可報警送MMI顯示。熱備冗余模塊完成雙PLC的冗余控制。讀設備的信息主要包括皮帶的單動、非常停止、準備運轉、小車的位置、槽位信息等。選擇一個合法流程后，主PLC將把所含流程的設備ID送給自動廣播與指令通信系統，由后者把相關的信息通過現場揚聲器分區播出，提醒現場人員注意安全。主PLC讀取與MMI/過程機有關的流程信息，如果是新的流程，則在程序中根據流程設備的狀態決定流程是否合法。它將為合法的流程建立流程控制與狀態區。如果舊流程，則判斷命令是流程的復位、緊急停止，還是流程切換、流程合流，并根據相應的命令進行處理。為調試方便，設備PLC都編寫了模擬程序。在不起動現場設備的前提下，應用它可模擬設備的實際運行狀況，判斷PLC的控制邏輯是否正確，過程機、MMI、主PLC與設備PLC的通信是否無誤。以太網通信完成設備PLC與主PLC的指令與狀態數據的傳輸?；ミBGenius網用于PLC的熱備冗余控制時大量數據的傳送。圓盤給料機CFW的給料PID控制應用PLC的專用功能塊，完成不同原料的混勻給料控制。

3 結束語

　　原料是鋼鐵企業的“咽喉”，是鋼鐵企業正常生產的首要條件，寶鋼三期原料場PLC控制系統完成工廠流程、堆取料機、灑水系統、除塵系統以及各種皮帶秤、給料機、料場料槽的監控與管理。該控制系統自1997年底開始陸續投入運行，先后成功完成了對焦爐、燒結、高爐、電廠、轉爐每天約10萬t各種原料供配任務。運行至今的實踐說明，該控制系統具有如下特點：
　?、賹崟r性強、可靠性高、擴展性好；②支持三電一體化控制；③控制距離遠；④抗干擾能力強；⑤支持多種網絡通信形式；⑥調試簡單、維護方便、成本較低。
　　該PLC控制系統的成功建設對于我國在冶金、糧倉、礦山、石油、化工等行業中建設和改造大型控制系統有著極高的推廣應用價值。