馬鋼第三煉鋼廠新六機(jī)六流連鑄機(jī)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)

項(xiàng)目介紹

三鋼新六機(jī)六流方坯連鑄機(jī)工程是馬鋼“十五”期間十 三個(gè)重點(diǎn)基建技改項(xiàng)目之一，是由馬鋼設(shè)計(jì)研究院、奧 鋼聯(lián)聯(lián)合設(shè)計(jì)的，其年設(shè)計(jì)能力為70萬(wàn)噸，目前已達(dá)到 其年設(shè)計(jì)能力。它是目前世界上設(shè)備裝備水平、自動(dòng)化 控制水平比較先進(jìn)的高效連鑄機(jī)之一，它的建成投產(chǎn)將 為馬鋼開(kāi)發(fā)新的高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品開(kāi)辟了新的 途徑。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)

面對(duì)21世紀(jì)的世界性的自動(dòng)化控制領(lǐng)域以分布式現(xiàn)場(chǎng)總 線為主導(dǎo)的，電氣控制技術(shù)、電子儀表控制技術(shù)、電子 計(jì)算機(jī)技術(shù)（EIC）三電合一的一場(chǎng)革命性變革及發(fā)展 趨勢(shì)；借鑒三鋼廠具有90年代世界水平的引進(jìn)設(shè)備異型 坯連鑄機(jī)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，在充分考 慮到設(shè)備先進(jìn)性、開(kāi)放性、穩(wěn)定性及備件來(lái)源的可靠性 和價(jià)格性能比等諸多因數(shù)，結(jié)合參加異型坯連鑄機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)安裝調(diào)試積累的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)引進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備深入的認(rèn)識(shí),我們選定了西門子公司先進(jìn)的控制設(shè)備.

新六機(jī)六流方連鑄機(jī)生產(chǎn)線自動(dòng)化系統(tǒng)分兩級(jí),第一級(jí)稱基 礎(chǔ)自動(dòng)化，基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)主要由西門子公司的SIMATIC S7-400PLC、操作員工作站(WINCC C/S方式）、傳動(dòng)裝 置(變頻器)和儀控系統(tǒng)組成。其中29臺(tái)德國(guó)SEW公司變 頻器都作為從站以PROFIBUS-DP協(xié)議與PLC相連，由PLC跟蹤系統(tǒng)設(shè)定速度，儀控系統(tǒng)121總線儀表通過(guò) PROFIBUS-PA協(xié)議與PLC相連。該臺(tái)鑄機(jī)主體設(shè)備核心 部件、二級(jí)工藝過(guò)程控制應(yīng)用軟件包等均從奧鋼聯(lián)引 進(jìn)。為解決重工業(yè)廠區(qū)的電磁干擾和滿足大容量的數(shù)據(jù) 交換，在高層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中考慮采用100M bit/s光纖Ethernet 環(huán)網(wǎng)，每個(gè)主PLC站通過(guò)CP443-1模塊及OSM光連接模 塊,連成光纖環(huán)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

如下圖所示，三鋼六機(jī)六流連鑄機(jī)生產(chǎn)線的基礎(chǔ)自動(dòng)化 系統(tǒng)，根據(jù)其工藝需求，每條鑄流均是一條獨(dú)立的生產(chǎn) 線，此外還有一些公用系統(tǒng)，為便于管理和維護(hù)，在現(xiàn) 場(chǎng)級(jí)由六套鑄流PLC系統(tǒng)和一套公用PLC系統(tǒng)組成，每 套PLC都將所有信息送到中央監(jiān)控層，還有部分鑄流系統(tǒng)與共用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，為保證系 統(tǒng)的可靠性及快速性，選用工 業(yè)以太網(wǎng)。

在中央監(jiān)控層采用 SER VER/ CLIENT結(jié)構(gòu)，改變過(guò)去單機(jī)應(yīng) 用模式，采用多用戶系統(tǒng)。多 用戶系統(tǒng)由多個(gè)操作員終端構(gòu)成，這幾個(gè)操作員終端則通過(guò)終端總線提供數(shù)據(jù)，而終端總線是獨(dú)立于系統(tǒng)總線的標(biāo)準(zhǔn)以 太網(wǎng)，僅用于從OS服務(wù)器向過(guò) 程終端、工程系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。系 統(tǒng)總線和終端總線完全分離, OS服務(wù)器只需通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng) 提供一次數(shù)據(jù)。

多用戶系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于：過(guò)程終端能夠以極大的靈活性安裝與排列；安裝費(fèi)用相當(dāng)?shù)土? 可實(shí)現(xiàn)互連、互通和 互操作功能；為保證系統(tǒng)的可靠性，OS服務(wù)器需2臺(tái)作 冗余，若其中一臺(tái)服務(wù)器故障，OS終端將自動(dòng)切換，延 時(shí)1-2分鐘，故障服務(wù)器啟動(dòng)后需手動(dòng)切換OS終端，在 故障后重新啟動(dòng)操作員站時(shí)，所有測(cè)量值檔案和報(bào)警檔 案將被自動(dòng)比較和更新。

· 鑄流系統(tǒng)：以一流為例，主PLC(S7-400)的主機(jī)架由一 個(gè)電源模塊、一個(gè)CPU414-2DP、一個(gè)CP443-5 EXT(路 由功能)和CP443-1以太網(wǎng)通訊模塊構(gòu)成。CPU集成DP 口通過(guò)Profibus-DP網(wǎng)與下掛5個(gè)I/O遠(yuǎn)程工作站-ET200M(采集本流現(xiàn)場(chǎng)的各種電控設(shè)備、液面控制器等的開(kāi)關(guān) 量與模擬量)和一個(gè)接點(diǎn)容量為5A的I/O遠(yuǎn)程工作站-ET200(MCC柜)，拉矯機(jī)變頻器，引桿變頻器、BMS變頻器，輥道1#變頻器、輥道2-4#變頻器和火切割槍變頻 器；3套C7-633分別用來(lái)控制結(jié)晶液壓振動(dòng)，#1，#2 中包液面進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；CP443-5 EXT的DP口通過(guò)DP/ PA LINK與支持PA通訊的儀表(19臺(tái)變送器，閥門定位 器，流量計(jì))進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，工程師站PDM軟件通過(guò) CP443-5 EXT路由功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方修改儀表信息。二 至六流的設(shè)備構(gòu)成與一流相同。

· 公用系統(tǒng)：主機(jī)架配置與鑄流配置一樣，CPU集成DP口通過(guò)PROFIBUS-DP網(wǎng)與下掛4個(gè)I/O遠(yuǎn)程工作站-ET200M(采集現(xiàn)場(chǎng)的各種電控設(shè)備、拉矯,出坯火切等的開(kāi)關(guān) 量與模擬量)和2個(gè)接點(diǎn)容量為5A的I/O遠(yuǎn)程工作站-ET200(MCC柜)，大包回轉(zhuǎn)變頻器，#1中包行走變頻器、#1中包行走變頻器，移鋼機(jī)變頻器和U/V冷床變頻器；1 套C7-633用來(lái)控制BMS冷卻水，2套S7-300用于打號(hào), 結(jié)晶振動(dòng)液壓控制；CP443-5 EXT的DP口通過(guò)DP/PA LINK與支持PA通訊的儀表(7臺(tái)變送器，閥門定位器, 流量計(jì))進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

· 操作員工作站與監(jiān)控系統(tǒng)：采用CLIENT/SERVER結(jié)構(gòu),在主電室安裝2套冗余的無(wú)限點(diǎn)WINCC SEVER，其中1臺(tái)為工程師站，除安裝WINCC外，還需STEP7，PDM,1臺(tái)操作員站,在主控室安裝3臺(tái)HMI,火切室、拉矯室各 一臺(tái)HMI。通過(guò)HMI實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線的組合操作，狀態(tài)監(jiān)控，參數(shù)設(shè)定和報(bào)警顯示，同時(shí)還配有打印機(jī)和硬拷貝機(jī), 用于打印報(bào)警信息、工藝動(dòng)態(tài)參數(shù)和趨勢(shì)圖。

系統(tǒng)的特點(diǎn)

從技術(shù)角度看：

· 總線技術(shù)代表檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

· 儀控系統(tǒng)采用PA總線技術(shù)，直接獲取數(shù)字信號(hào)，簡(jiǎn)化了PLC程序，取消了大量A/D轉(zhuǎn)換任務(wù),提高了主PLC工作效率，減少模擬量信號(hào)在傳輸過(guò)程中的誤差，提高了測(cè)量精度

· 由于實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制網(wǎng)和工廠管理網(wǎng)，可遠(yuǎn)程預(yù) 測(cè)和設(shè)備診斷，遠(yuǎn)程調(diào)整操作參數(shù)，設(shè)備管理，同時(shí)由 于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，連線簡(jiǎn)單而減少了維護(hù)工作量

· 節(jié)省大量的電纜與硬件設(shè)備的投資和安裝、調(diào)試費(fèi)用,大大縮短了安裝調(diào)試時(shí)間

· 用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)，可自由選擇不同廠 家的設(shè)備組成最佳系統(tǒng)，設(shè)備出故障時(shí)可自由選擇替換 的設(shè)備；其設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化和功能模塊化，使其還具有 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易于重構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)

· 大量的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息進(jìn)入管理層，提高了設(shè)備的運(yùn)行 管理水平，使操作和維護(hù)人員及時(shí)掌握全廠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 的詳細(xì)狀態(tài)信息，可預(yù)測(cè)性的維護(hù)，節(jié)省大量人力和 時(shí)間

從經(jīng)濟(jì)角度看：

· 系統(tǒng)設(shè)備費(fèi)由于控制系統(tǒng)的95%的模擬量均由PA總線控制，節(jié)約了大量的I/O模擬量板，其節(jié)約費(fèi)用恰與各類帶PA總線的儀表(PA表比普通表貴10%-30%，2001年價(jià)格)漲幅相等

· 電纜橋架費(fèi)由計(jì)劃的95萬(wàn)降至18萬(wàn)

· 安裝費(fèi)用由計(jì)劃的68萬(wàn)降至21萬(wàn)

· 總計(jì)節(jié)省投資31％