216-750-BX現場總線PROFIBUS在酒鋼（集團）煉鋼廠自動化控制中的應用
酒鋼（集團）宏興煉鋼二工序自動化控制系統(tǒng)中現場總線應用
根據酒鋼泉鋼鐵（集團）有限責任公司“十五”發(fā)展規(guī)劃，擬新建200萬t熱軋薄板工程，采用高爐鐵水¾鐵水預脫硫處理¾頂底復吹轉爐¾鋼水二次精煉¾薄板坯連鑄連軋或中厚板坯連鑄機的先進生產工藝流程，新增200萬t熱軋薄板。按照酒鋼總體發(fā)展規(guī)劃，酒鋼將形成總體年產400萬t鋼規(guī)模，現有生產系統(tǒng)已達年產200萬t綜合能力；由于現有老系統(tǒng)改造受到諸多因素限制，難以適應將來的發(fā)展及品種鋼生產要求，根據酒鋼新增200萬t熱軋薄板工程鐵鋼項目要求，老系統(tǒng)適當縮小生產能力，新增200萬t熱軋薄板工程項目與老系統(tǒng)（一煉鋼車間）改造統(tǒng)一考慮。本設計煉鋼連鑄車間綜合考慮，煉鋼擬建轉爐煉鋼—精煉—薄板坯連鑄連軋兩條生產線，年產～204萬t合格薄板坯供給軋機生產板材，另建轉爐煉鋼—車間。酒鋼200萬噸熱軋薄板工程鐵鋼項目煉鋼轉爐工程按照一次性總體設計，2005年陸續(xù)建成投產原則進行。本工程設計范圍為煉鋼主廠房墻皮1m內的生產設施，主要包括：1座1300t混鐵爐,2套鐵水脫硫裝置，3座120t頂底復吹轉爐，3座120t LF精煉爐及其車間內配套的公輔設施，轉爐車間及常規(guī)板坯連鑄車間主廠房及其吊車。
副原料上料系統(tǒng)，轉爐一次除塵系統(tǒng)，轉爐二次除塵系統(tǒng)，LF精煉爐及鐵合金加料系統(tǒng)、混鐵爐及鐵水脫硫的除塵系統(tǒng)包含在本工程范圍內。煉鋼配套設施主要有：10kV開關站、車間供配電中心、電氣室、通風除塵設施、汽化冷卻設施、車間內機修設施、廠內電訊、檢化驗設施、土建工程等。
整個煉鋼車間的自動化控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)分成2級，基礎自動化級L1及過程控制級L2，并包括了部分生產調度和信息管理功能。
三電一體化的控制系統(tǒng)對混鐵爐、鐵水脫硫、轉爐、LF爐的過程數據進行采集、監(jiān)視和控制，通過軟件組態(tài)編程實現適用于過程控制所必要的全部監(jiān)控功能。計算機系統(tǒng)由過程控制計算機系統(tǒng)（混鐵爐、鐵水預處理、轉爐、LF爐）、分析計算機系統(tǒng)、生產調度和信息管理計算機系統(tǒng)組成。通過數臺服務器、PC終端、打印機和網絡交換機等設備組成煉鋼廠計算機系統(tǒng)局域網，使煉鋼廠信息數據共享，實現煉鋼廠信息數據不落地傳遞。本系統(tǒng)與其他系統(tǒng)通信的硬件交接點為本系統(tǒng)的中心交換機端口處。留有與連鑄系統(tǒng)、生產指揮中心等的軟、硬件接口和交易中心的硬件接口。三電控制系統(tǒng)使用CRT畫面進行操作監(jiān)視和管理。數據采集、控制用I/O數量留有10%—15%富裕量。
基礎自動化控制系統(tǒng)主要由PLC、操作員終端（HMI）、工程師站、打印機、控制總線、現場總線及I/O等設備組成?；A自動化系統(tǒng)主要具有現場數據采集、過程回路控制、設備順序控制、設備運轉操作監(jiān)視、故障報警等功能。每個子系統(tǒng)由一臺或多臺PLC控制器、HMI操作站及數據通訊總線組成，且各主工藝控制系統(tǒng)與二級過程計算機系統(tǒng)通信。
煉鋼電氣系統(tǒng)采用全交流傳動，有變頻調速和不調速兩種方式。轉爐氧槍和轉爐傾動采用矢量控制變頻器，對一般調速要求設備，采用V/F控制變頻器，對不調速方式采用全壓起動。操作方式設手動操作方式、半自動方式和自動操作方式。主工藝線上設備采用PLC控制方式；線外設備及個別輔助設備采用接觸器-繼電器控制方式。
自動化儀表采用現場總線控制。混鐵爐、鐵水預處理、轉爐、LF爐的現場儀表采用現場總線通訊方式將信號送至基礎自動化系統(tǒng)進行集中監(jiān)控。選用智能儀表測量壓力、流量、溫度、料位等過程變量。儀表供電來自于電氣的配電系統(tǒng), 儀表的電源電壓為單相交流220V 50HZ。對重要控制回路，儀表設備設置在線UPS電源，儀表氣源單獨設計,按照酒鋼要求采用氮氣，氣源壓力為0.6MPa~0.8MPa。主要儀表監(jiān)控畫面有：運轉條件檢查畫面、整體監(jiān)控畫面、運行監(jiān)視畫面、生產管理畫面、參數設定畫面、控制回路畫面、實時及歷史趨勢畫面、報警總覽畫面等。具有安全聯(lián)鎖及報警、過程信息記錄及報表等功能。鐵水預處理、轉爐、精煉爐等各項設施的檢測控制項目詳見有關章節(jié)說明。
過程控制計算機系統(tǒng)控制范圍從主原料、副原料進入本煉鋼廠開始，經鐵水脫硫、轉爐冶煉、LF爐精煉為止。主要完成生產計劃的接收和管理、數據庫管理、數據收集、數學模型計算、物流跟蹤、數據設定、生產報表打印及數據通信等功能。每個子系統(tǒng)由服務器和PC機、打印機以及相關的網絡設備組成, 各個子系統(tǒng)分別與各子系統(tǒng)的基礎自動化系統(tǒng)相連，并相互連網，可互相通信。本系統(tǒng)預留與上一級管理機接口。
1. 現場總線PROFIBUS在工廠自動化系統(tǒng)中的位置 一個典型的工廠自動化系統(tǒng)應該是三級網絡結構。基于現場總線PROFIBUS-DP/PA控制系統(tǒng)位于工廠自動化系統(tǒng)中的底層，即現場級與車間級。現場總線PROFIBUS是面向現場級與車間級的數字化通信網絡。如下圖3-1所示：
圖3-1：PROFIBUS是面向現場級與車間級的數字化通信網絡
(1) 現場設備層：主要功能是連接現場設備，如分散式I/O、傳感器、驅動器、執(zhí)行機構、開關設備等，完成現場設備控制及設備間連鎖控制；如一臺加工設備控制、一條裝配輸送線或一條生產線上現場設備之間的連鎖控制。主站（PLC、PC機或其它控制器）負責總線通信管理及所有從站的通信?？偩€上所有設備生產工藝控制程序存儲在主站中，并由主站執(zhí)行。(2) 車間監(jiān)控層：車間級監(jiān)控用來完成車間主生產設備之間的連接，如一個車間三條生產線主控制器之間的連接, 完成車間級設備監(jiān)控。車間級監(jiān)控包括生產設備狀態(tài)在線監(jiān)控、設備故障報警及維護等。通常還具有諸如生產統(tǒng)計、生產調度等車間級生產管理功能。車間級監(jiān)控通常要設立車間監(jiān)控室，有操作員工作站及打印設備。車間級監(jiān)控網絡可采用PROFIBUS-FMS，它是一個多主網，這一級數據傳輸速度不是最重要的，而是要能夠傳送大容量信息。(3) 工廠管理層：車間操作員工作站可通過集線器與車間辦公管理網連接，將車間生產數據送到車間管理層。車間管理網作為工廠主網的一個子網。子網同過交換機、網橋或路由等連接到廠區(qū)骨干網，將車間數據集成到工廠管理層。如下圖3-2所示。
圖3-2
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