摘要:
福建三鋼閩光二煉鋼于2009年新建了兩座120t頂底復吹轉爐—1# 、2#轉爐。整個自動化控制系統的配置達到當今國內領先水平，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性能。
1. 項目背景
2009年，是我國冶金行業跌宕起伏的一年。年初行業為金融危機所困擾；年中國務院部署了一系列促進鋼鐵市場健康發展的政策措施。如《鋼鐵產業振興調整規劃》、提高部分鋼鐵產品出口退稅率、鋼材期貨上市等政策措施還是給鋼鐵行業帶來了積極的變化。近期國內鋼鐵行業出現交易增加、市場回暖跡象。在這個行業背景下，三鋼集團果斷決策，對二煉鋼進行技術改造，打造“大型化、現代化、綠色化”企業。工程采用了轉爐頂底復吹技術、過程自動化煉鋼技術、轉爐煙氣干法除塵技術、連鑄機復合電磁攪拌技術、連鑄機自動開澆技術、連鑄結晶器液面自動控制技術等多項具有行業領先水平的先進技術。
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。綜合了DCS、PLC的優勢，基于成熟的技術，為過程控制、批量生產管理、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多領域控制系統、iFix HMI軟件、Historian 實時歷史數據庫等系列產品。PPS通過全局數據命名空間將控制器，人機界面和歷史數據庫無縫地整合在一起，消除了控制系統和信息系統之間的間隙，實現了完全的商業整合，為企業提供了一個真正綜合的、開放的商務解決方案。PPS將 GE制造領域的專業經驗和六個西格瑪方法相結合， 提供了一個靈活、彈性、可控高效、可靠的控制和優化生產過程，使得用戶能進行實時操作，確保生產流程順利、高效運轉，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用
1．1 控制系統結構
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；這個系統無論是上位機網絡還是IO總線均采用100M高速工業以太網，保證了IO和人機界面數據的刷新速率；另外PPS還提供了一個開發的平臺，有方便的第三方設備數據接口，在本項目中，氧槍、傾動、投料變頻器則通過PROFIBUS—DP網連接到其主IO站上，其他第三方PLC和儀表則通過Modbus RTU和PPS系統進行數據通訊，PPS作為工廠主控制系統能夠方便有效地完成對第三方設備的監控。整個裝置（煉鋼和公用工程）共用同一個控制網絡，降低了工段間通訊的難度，方便了工段間的相互協調，易于實現全廠統一調度。操作站采用工業計算機配中文Windows操作系統，HMI采用了GE業內領先的IFIX，歷史數據庫采用了帶有高性能壓縮能力的iHistorian產品。
1．2 控制系統的特點
系統具有以下特點：
(1) 電氣控制系統、儀表控制系統和汁算機信息化系統采用網絡連接，實現三者之間一體化，優化了數據的傳統和共享。
(2) 電氣控制和儀表控制采用相同的控制設備，編程和人機界面風格統一，降低了維護和備件成本，且掛在同一個網絡上，實現了控制平臺的統一，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太網進行通訊，具有高速率，低延時和高可靠性等特點，保證了現場IO數據快速可靠地更新。
(4) 第三方設備通訊
變頻器和氧槍等設備現通過Profibus-DP和控制器進行通訊，極大地減少了設計工作量、電纜施工量等，提高系統的可靠性和維護方便性。
(5) 歷史數據存儲和生產管理系統數據接口
PPS提供了帶數據壓縮功能的實時歷史數據服務器，可以長時間存儲工藝數據和操作事件，并且提供OPC接口方便實現和生產管理ERP系統的通訊。
1．3 系統控制方式
轉爐系統共有12套控制站，按每個轉爐、公用系統分開的原則設置，以保證一座轉爐檢修或故障情況下不影響其他轉爐正常運行。單體設備的基本運轉分為自動、手動二種方式，操作場所分為中央、現場兩種選擇。系統的運轉分為計算機、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據并進行實時控制，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根據內部保存的吹煉計劃模式自動進行煉鋼；在“手動”方式下，PLC根據人工設定數據控制煉鋼生產。
控制程序的開發采用了模塊化的方式，在編程前規劃好需要使用的程序算法塊，可將需重復使用的功能做成自定義算法庫，在以后的編程過程中反復調用；不同類型的程序采用不同的組織塊調用，吹煉時鐘、流量累加、PID調節等。根據工藝特點，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；對操作數據進行安全性檢查，如對設定數據的合理性檢驗、變化速率的約束等。
4.總結與展望
GE PPS過程控制系統自投產以來運行穩定，各項功能可靠，取得了補償的經濟效益和社會效益。結合三鋼當前的具體情況及工藝要求，采用當代先進的技術設備的福建三鋼閩光二煉鋼1# 、2#轉爐自動控制系統，使三鋼鋼煉鋼廠轉爐的自動控制和生產管理水平躍上丁一個新的臺階，滿足了今后 產和新技術開發、生產管理和信息管理的需要。1# 、2#轉爐及公用工程項目符合國家“低碳，環保“的發展主題，是集團公司創造“大型化、現代化、綠色化”企業的重要示范性工程。
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