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案例頻道（1）主要控制對象為：
框槽配料系統(tǒng)：振篩、稱斗、稱重、輸料皮帶、除塵閥門
爐頂上料系統(tǒng)：料車卷揚、探尺、布料器、溜槽傾動、料流閥、爐頂液壓閥門、爐頂電動閥門、冷風(fēng)放散閥。
熱風(fēng)爐系統(tǒng)：液壓閥門、助燃風(fēng)閥門、煤氣和助燃風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥
布袋除塵系統(tǒng)：煤氣總管閥門、凈煤氣荒煤氣支管閥門、布袋放散閥、布袋卸灰閥、倉壁振動器、布袋卸灰給料機、布袋系統(tǒng)出灰拉鏈機、布袋系統(tǒng)出灰斗提機、灰罐卸灰閥及加濕器、布袋吹掃脈沖閥。
高爐本體及水系統(tǒng)儀表
（2）高爐自動化系統(tǒng)設(shè)計范圍：
框槽配料系統(tǒng)低壓配電、自動控制plc系統(tǒng)配置及軟件、稱量儀表監(jiān)測系統(tǒng)
爐頂上料系統(tǒng)低壓配電、自動控制plc系統(tǒng)配置及軟件
熱風(fēng)爐系統(tǒng)低壓配電、自動控制plc系統(tǒng)配置及軟件、儀表檢測系統(tǒng)
布袋除塵系統(tǒng)低壓配電、自動控制plc系統(tǒng)配置及軟件、儀表檢測系統(tǒng)
高爐本體儀表及水泵房儀表檢測系統(tǒng)
二：高爐自動化系統(tǒng)設(shè)計概述：
高爐電氣自動化系統(tǒng)主要是通過PLC自動化控制系統(tǒng)，完成高爐生產(chǎn)的主體設(shè)備或系統(tǒng)的自動生產(chǎn)任務(wù)，以及生產(chǎn)設(shè)備以及生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控任務(wù)。同時為了調(diào)試或是檢修等目的輔以其它的控制方式。
1：整體控制方案簡介
設(shè)計有現(xiàn)場就地控制方式和PLC自動控制方式兩種。同時對個別需要緊急操作的設(shè)備或群組設(shè)操作臺集中手動操作。
1．1：現(xiàn)場就地方式：
對于主要的生產(chǎn)設(shè)備，在設(shè)備現(xiàn)場設(shè)置就地箱，主要用來設(shè)備的調(diào)試和后期的維修作用。為簡化線路，減少因就地箱帶來的后期維修，設(shè)計原則以簡單為主，兼顧實用性。
考慮到全自動系統(tǒng)只有在某個獨立的系統(tǒng)（如布袋系統(tǒng)、熱風(fēng)爐系統(tǒng)、高架系統(tǒng)、配料系統(tǒng)、上料系統(tǒng)）安裝完畢后方具備調(diào)試條件的要求，從而延后了整體的調(diào)試周期。而采用就地方式完全可以單機調(diào)試，從而爭取了調(diào)試時間，為系統(tǒng)的早日投產(chǎn)創(chuàng)造更好的基礎(chǔ)。同時，現(xiàn)場控制方式因其直觀和方便性，更適合后期的設(shè)備維修還檢修，可以有效的降低維修時間，提高設(shè)備的運轉(zhuǎn)率，能為高爐的高效生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。
針對現(xiàn)場就地箱的設(shè)計目的，在設(shè)計中采用最簡電路和原理，采用最少器件的原則，從而可以有效的降低因就地箱帶來的后期維護。
另外，設(shè)計中對不必進行集中控制的生產(chǎn)輔助設(shè)備僅采用就地控制。比如粉料倉的卸灰閥（或閘門）、加濕器等設(shè)備。
1．2：PLC自動控制方式：
此方式為生產(chǎn)方式，現(xiàn)場設(shè)備根據(jù)PLC內(nèi)部邏輯程序的控制自動完成生產(chǎn)工作。操作人員可以在電腦顯示屏上對生產(chǎn)進行控制、設(shè)置以及觀察設(shè)備的運行狀態(tài)。
1．3：操作臺集中手動操作：
對生產(chǎn)設(shè)備中如：布袋方散閥、布袋系統(tǒng)總管閥門、重力除塵放散閥、熱風(fēng)爐助燃風(fēng)總管管道閥門、爐頂放散閥設(shè)計成操作臺集中手動操作。一方面以上設(shè)備或是不需要經(jīng)常的操作，或是需要脫離PLC后依然能夠收到工長的控制。
2：自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及硬件配置
2．1：系統(tǒng)硬件選型及方案
本著先進、可靠的原則，進行各種方案分析評價、對比，決定選用西門子自動化平臺。整個系統(tǒng)共分3個子系統(tǒng)，6個上位監(jiān)控站，3套可編程控制器。
考慮實際控制性能和綜合成本，為獲得更好的性價比，系統(tǒng)采用ET200M分布式控制系統(tǒng)。設(shè)計采用3臺S7-414/412系統(tǒng)作為主站，通過ET200M外掛現(xiàn)場控制從站，從站采用S7300系統(tǒng)模塊。各主站統(tǒng)一設(shè)置在高爐主控室內(nèi)，每個系統(tǒng)中各個從站分別放置在相應(yīng)的子系統(tǒng)控制室。主從站之間采用網(wǎng)線連接，從而減少了布線故障和干擾。同時輸入輸出模塊預(yù)留10~20冗余。
編程軟件采用SETP7，為控制系統(tǒng)編程提供專門的多語言開發(fā)環(huán)境。具有生成標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出功能塊庫或DFB庫能力的編程器，它們能夠在應(yīng)用程序內(nèi)重復(fù)調(diào)用。（自動化系統(tǒng)配置依系統(tǒng)大小進行相應(yīng)調(diào)整）
監(jiān)控軟件采用擴展性、靈活性極強的WIN CC6.0系統(tǒng)。實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的全面監(jiān)控，并且可以對重要參數(shù)形成歷史記錄，以報表或曲線的形式顯示給操作人員。
2．2：系統(tǒng)硬件配置:
高爐計算機控制系統(tǒng)所有PLC設(shè)備選用西門子自動化平臺，每套PLC系統(tǒng)通過插在主底板上TCP/IP Ethernet模塊連接在100M快速局域網(wǎng)上；上位監(jiān)控機采用集中式設(shè)計，采用快速100M以太網(wǎng)。上位監(jiān)視系統(tǒng)由5操作站、1臺工程師站組成以太網(wǎng)。
工程師站：該站設(shè)置于高爐主控室，內(nèi)含高爐系統(tǒng)全部的控制程序和監(jiān)控畫面，可完成對所有設(shè)備的控制。
控制站：現(xiàn)場控制站計算機系統(tǒng)選用西門子的PLC產(chǎn)品。根據(jù)高爐生產(chǎn)系統(tǒng)的特點和作用以及PLC硬件本身的容量、控制室的分布，高爐自動化系統(tǒng)設(shè)計由三各系統(tǒng)構(gòu)成：熱風(fēng)布袋系統(tǒng)、高爐儀表監(jiān)控系統(tǒng)、高爐上料系統(tǒng)。其中每個系統(tǒng)設(shè)兩到三臺上位監(jiān)控微機；采用一個s7400的CPU，系統(tǒng)中的每個子系統(tǒng)采用ET200M分布式遠程I/O結(jié)構(gòu)與s7400 CPU相連接。
2．3：各子系統(tǒng)硬件配置
2．3．1：熱風(fēng)布袋系統(tǒng)
主要完成熱風(fēng)爐、布袋除塵系統(tǒng)的自動控制。監(jiān)控上位機兩臺，PLC采用一臺s7412 CPU，下設(shè)五個ET200M分布式遠程I/O。
其中熱風(fēng)爐設(shè)兩個ET200M分布式遠程I/O，分別完成熱風(fēng)爐燒爐、悶爐、送風(fēng)電氣自動控制、熱風(fēng)爐儀表自動控制。
布袋凈化系統(tǒng)設(shè)三個ET200M分布式遠程I/O，分別完成布袋煤氣凈化電氣自動化控制、布袋脈沖除塵及下灰電氣自動化控制、布袋儀表自動化系統(tǒng)。
2．3．2：高爐儀表監(jiān)控系統(tǒng)
主要完成高爐個熱工儀表點的監(jiān)測，如爐內(nèi)壓力、溫度、循環(huán)水壓力溫度、氮氣壓力流量、熱風(fēng)壓力流量，以及爐頂壓力的控制等工作。監(jiān)控上位機兩臺（其中一臺兼作工程師站），PLC采用一臺s7412 CPU，下設(shè)兩個ET200M分布式遠程I/O。
2．3．3：高爐上料系統(tǒng)
主要完成高架供料、框槽配料、爐頂上料的自動化控制。監(jiān)控上位機三臺（根據(jù)高架是否采用自動控制選擇），PLC采用一臺s7414 CPU，下設(shè)六個ET200M分布式遠程I/O。
其中高架供料系統(tǒng)設(shè)兩個ET200M分布式遠程I/O，分別完成高架供料的料倉補料的自動控制（根據(jù)用戶選用）、高架上料除塵系統(tǒng)閥門（根據(jù)用戶選用）自動控制。
框槽設(shè)兩個ET200M分布式遠程I/O，控制完成框槽振料自動控制、框槽配料和運料自動控制、除塵閥門自動控制。
爐頂上料系統(tǒng)設(shè)兩個ET200M分布式遠程I/O，完成料車上料控制及保護、探尺料面探測控制、布料控制（料流閥、傾動、旋轉(zhuǎn)布料器）等工作。
2．4：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
3：計算機系統(tǒng)功能
3．1計算機控制功能
3．1．1：高爐本體控制功能
實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、爐頂壓力減壓閥組調(diào)節(jié)閥控制、混風(fēng)溫度調(diào)節(jié)控制、爐頂料鐘自動控制、氧氣總管流量調(diào)節(jié)控制、畫面顯示操作、實時趨勢、歷史趨勢、報警記錄和報表打印等功能。
3．1．2：槽下控制功能
實現(xiàn)對礦石、球團、燒結(jié)、焦炭等入爐原料的自動稱量，并完成稱量誤差的自動補償；實現(xiàn)槽下14個倉、14個稱量斗、2條成品帶、2條碎礦皮帶、14臺振動篩的自動控制，以及自動備料和放料。可對設(shè)備的運行進行手/自動切換和強制動作，并進行料單更改；對裝料超時、放料超時等情況進行報警。
3．1．3：熱風(fēng)爐控制功能
主要對三個熱風(fēng)爐的監(jiān)視、連鎖控制。實現(xiàn)熱風(fēng)爐助燃風(fēng)、煤氣、煙氣、冷風(fēng)、熱風(fēng)等閥門的動作，實現(xiàn)熱風(fēng)爐送風(fēng)轉(zhuǎn)燃燒、燃燒轉(zhuǎn)送風(fēng)的控制過程。熱風(fēng)爐有三種工作制：兩燒一送，兩送一燒，一燒一送，具有全自動/半自動/手動控制燃燒與換爐操作。
3．1．4：煤氣凈化系統(tǒng)
系統(tǒng)控制煤氣凈化設(shè)備的單機、連鎖控制功能，實現(xiàn)生產(chǎn)的監(jiān)視、設(shè)備的控制、工藝參數(shù)的穩(wěn)定功能。
3．1．5：爐頂卷揚控制
主卷揚運行制度：主卷揚采用西門子 PLC，料車到料坑底發(fā)出到位信號，開啟料斗閘門，料空且閘門管好后，發(fā)出上行信號，將料裝入受料斗。
碎焦卷揚控制：振篩工作停止，啟動碎焦卷揚，如果解除聯(lián)鎖，也可手動控制。
3．2：畫面監(jiān)控
繪制多幅工藝流程畫面、設(shè)備啟停畫面、工藝參數(shù)畫面、閥門操作畫面、設(shè)備方位圖、報警畫面、報警紀錄、歷史紀錄、實時趨勢以及歷史趨勢畫面。使操作人員可以通過畫面監(jiān)視整個生產(chǎn)過程，啟停設(shè)備、監(jiān)視參數(shù)、調(diào)節(jié)閥門，觀察趨勢，查詢歷史紀錄。
3．3： 歷史趨勢
對一些重要參數(shù)，如熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)壓力、冷風(fēng)流量、冷風(fēng)壓力、爐頂壓力、左右探尺等，我們對其進行歷史數(shù)據(jù)存儲，形成歷史趨勢，可以隨時進行查看。
3．4：參考畫面（以下畫面僅供參考，具體畫面以實際設(shè)計為準(zhǔn)）
圖一：熱風(fēng)爐工藝總圖：
圖二：高爐本體監(jiān)控畫面
圖三：高爐爐頂監(jiān)控畫面
圖四：高爐工藝流程圖
圖五：高爐管道流向圖
圖六：高爐框槽配料流程圖
圖七：高爐料單畫面
圖八：高爐框槽設(shè)備狀態(tài)
圖九：高爐冷風(fēng)調(diào)節(jié)
圖十：高爐爐頂壓力調(diào)節(jié)
圖十一：高爐本體工藝參數(shù)圖
圖十二：高爐實時曲線圖
圖十三：高爐歷史曲線圖
圖十四：報警紀錄
4：電氣拖動控制系統(tǒng)設(shè)計
4．1：系統(tǒng)配電設(shè)計
4．1．1配電室設(shè)計：
系統(tǒng)設(shè)計以下配電室：爐頂上料配電室、熱風(fēng)布袋配電室、框槽及高架配電室（如現(xiàn)場有條件，高架單獨設(shè)立配電室），各配電室采用單電源方案，如果現(xiàn)場要求，可采用雙電源供電。
4．1．2：生產(chǎn)設(shè)備配電及拖動控制
針對現(xiàn)場設(shè)備的再生產(chǎn)中不同的作用和工作特點，分別采用集中配電控制和現(xiàn)場配電控制兩種方式。
4．1．2．1：集中配電方式：
對于直接參與生產(chǎn)任務(wù)的設(shè)備采用控制室集中配電方式，如高架上料中的皮帶、振動篩、分料器；配料中振篩、液壓系統(tǒng)、皮帶；爐頂上料中的料車卷揚電機、探尺、布料設(shè)備；熱風(fēng)爐液壓站及助燃風(fēng)機閥門；布袋除塵系統(tǒng)的管道閥門、卸灰系統(tǒng)設(shè)備、重力除塵設(shè)備等。
4．1．2．2：現(xiàn)場配電控制方式:
對于非直接生產(chǎn)用設(shè)備，如高架粉料倉閘門、配料系統(tǒng)粉料倉閘門等采用采用現(xiàn)場配電控制方式。同時對于移動設(shè)備，如高架布料小車亦采用此方式。
4．1．2．3其他方式：
同時對于相對獨立的設(shè)備群，采用就近集中配電控制，如高架上料系統(tǒng)的地下料倉中的設(shè)備。如果現(xiàn)場不具備集中配電室空間，則改為單體現(xiàn)場配電控制方式，并輔以電源柜統(tǒng)一供電。進而減少安裝的電線電纜的投入和工期投入。
4．1．3：供配電柜體及箱體選型設(shè)計
配電室配電柜采用GGD2型交流低壓配電柜。GGD2型交流低壓配電柜符合IEC439《低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》、GB7251《低壓成套開關(guān)設(shè)備》等標(biāo)準(zhǔn)。適用于發(fā)電廠、變電站、工礦企業(yè)等電力用戶的交流50HZ、額定工作電壓380V、額定工作電流3150A的配電系統(tǒng)，作為動力配電和控制用途。
現(xiàn)場操作箱或配電箱采用雙層門（外層為有機玻璃門）防塵壁掛式結(jié)構(gòu)，充分保證了防塵及防護的要求。
現(xiàn)場臨時配電采用XL21配電柜作為臨時現(xiàn)場配電系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的布局確定具體的數(shù)量。
4．2：電氣控制設(shè)計
系統(tǒng)電氣控制設(shè)計遵循以下原則：
A:以PLC控制為主，其他控制為輔的原則,兼顧最簡電路設(shè)計和最少現(xiàn)場走線設(shè)計
B:對PLC輸入輸出采用電氣隔離以減少對PLC的損壞
C:合理排布端子,減少布線干擾
具體做法如下：
對以自動控制為唯一生產(chǎn)控制方式而又不需要長時間調(diào)試的設(shè)備，如配料系統(tǒng)中的掙動篩、布袋系統(tǒng)的倉壁震動器等設(shè)備采用手動下點動控制，從而簡化了電路；而位置閥門類設(shè)備采用自鎖式轉(zhuǎn)換開關(guān)控制方式。
取消就地操作箱上運行狀態(tài)指示，僅保留位置狀態(tài)指示。
根據(jù)區(qū)域分布合并現(xiàn)場控制箱，或是采用功能設(shè)備組方式設(shè)計就地箱，而不再采用每一個設(shè)備一個就地箱。
對于帶有現(xiàn)場位置檢測的設(shè)備，采用位置信號現(xiàn)場就地箱中轉(zhuǎn)方式或是將為之開關(guān)轉(zhuǎn)換繼電器直接放在現(xiàn)場就地箱，一方面可以減少現(xiàn)場到控制柜遠程布線，同時便于維修。
對PLC輸出，均進行繼電器隔離；而對于遠程（現(xiàn)場到PLC）輸入，也采用繼電器隔離。從而防止不同電壓對PLC的損壞。
根據(jù)配電柜布線走向（柜間、柜外）和電壓等級，對出線端子進行合理排布，盡量避免柜間走線和柜外走線的交叉纏繞、避免不同電壓等級的電線電纜交叉纏繞。
4．2：電氣拖動設(shè)計
針對設(shè)備容量和負載特性，對現(xiàn)場設(shè)備分別采用電磁拖動、軟起加電磁拖動、變頻拖動、伺服拖動幾種形式。其中對于小容量電機如振動篩、閥門、給料機、小負荷皮帶機等采用電磁拖動；對于大容量又不需要調(diào)速的（大于75kw皮帶電機）負載采用軟起加電磁拖動；對于料車卷揚、旋轉(zhuǎn)布料器等調(diào)速設(shè)備采用交流變頻器拖動；對于探尺卷揚采用支流調(diào)速器拖動；對于伺服電機采用伺服控制器拖動。啟動對于交流變頻調(diào)速中的料車卷揚、旋轉(zhuǎn)布料器以及伺服電機這些重要設(shè)備設(shè)計備用系統(tǒng)，以提高設(shè)備的運轉(zhuǎn)率和降低生產(chǎn)事故。
5：器件選型
器件選型本著實用合理的原則，以及考慮備品備件和器件應(yīng)用的普遍性、應(yīng)用技術(shù)的成熟性來選配，同時對于現(xiàn)場儀表一次元件在兼顧性價比的基礎(chǔ)上，更注重是否安裝的便捷，是否有利于縮短施工工期。
本著上述原則，對系統(tǒng)器件作如下選型：
5．1電氣器件選型
其中低壓一次元件采用LG或施耐德產(chǎn)品、對于交流變頻器設(shè)計采用施耐德ATV71系列產(chǎn)品、直流調(diào)速器采用西門子6RA70系列產(chǎn)品、伺服控制器采用山羊Q系列產(chǎn)品、中間繼電器采用歐姆龍產(chǎn)品。
其中LG產(chǎn)品，該產(chǎn)品和施耐德等品牌具有相當(dāng)?shù)男詢r比，同時因其進入中國市場較晚，較其他進口品牌相比具有更好的保真，更主要的是該公司每只產(chǎn)品在投放市場前均經(jīng)過模擬老化調(diào)校，從而有更好的質(zhì)量保證，從而成為我公司系統(tǒng)的優(yōu)先選型器件。
施耐德變頻器在國內(nèi)特別是冶金行業(yè)應(yīng)用非常普遍，應(yīng)用技術(shù)相當(dāng)成熟。同時大容量的ATV71系列變頻器率先采用整機產(chǎn)品，這樣大大減少了安裝時的一次布線，具有根好的電磁兼容性，可以有效的降低電磁干擾。
5．2儀表選型
在我公司系統(tǒng)設(shè)計中，儀表主要選擇以下型號：
流量計：采用北京衡安特公司生產(chǎn)的彎管流量計和超聲波流量計。以上兩種流量計與其他計量方式相比較，在保證相同計量精度的同時更具備安裝方便，能大幅縮短施工工期的特點，因此成為首選產(chǎn)品。
壓力變：選用E+H或是EJA產(chǎn)品
稱重傳感器：選用北京恒信天正產(chǎn)品
稱重便送器：采用秦皇島諾華電子716系列儀表或是北京恒信天正HT9901系列儀表。以上兩種儀表在國內(nèi)相同儀表中具有價格低質(zhì)量好的特點。其中秦皇島諾華電子716系列儀表更被上海大和儀表采用，部分型號代替日本原機；而北京恒信天正HT9901系列儀表在唐山冶金行業(yè)廣泛采用，應(yīng)用技術(shù)成熟，售后服務(wù)好。我公司多年長期采用以上系列儀表，具有豐富的調(diào)試及應(yīng)用經(jīng)驗，能更好的為用戶提供便捷的服務(wù)。
紅外成像：采用唐山方大天正電子的FDGWS-1型紅外成像設(shè)備。
當(dāng)然以上器件也可由用戶指定。
以上是我公司設(shè)計的煉鋼自動化方案，請貴公司技術(shù)人員多多指正，以便于我們設(shè)計出更完善更符合現(xiàn)場要求的控制系統(tǒng)。
唐山市金佰方自動化設(shè)備有限公司
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號