PCS7在高爐控制中的應(yīng)用

郝軍華

摘 要 針對印度MONNET550m3高爐控制系統(tǒng)介紹SIEMENS PCS7編程工具軟件在工程中的使用、硬件構(gòu)成、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并介紹了高爐中邏輯的控制，實現(xiàn)了印度高爐生產(chǎn)的全集成過程自動化。

關(guān)鍵詞 PCS7系統(tǒng)；高爐；Profibus-DP網(wǎng)

中圖分類號：TF576 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0082-02

高爐生產(chǎn)是目前獲得大量生鐵的主要手段。它的原料是富鐵礦或人造富礦。高爐冶煉是還原過程，把氧化鐵還原成含有錳磷硫等雜質(zhì)的生鐵。它為煉鋼廠提供煉鋼生鐵和合金生鐵，也為機械制造提供鑄造生鐵。因此高爐生產(chǎn)的優(yōu)劣直接關(guān)系到鋼鐵企業(yè)煉鋼和軋鋼的生產(chǎn)情況。

1 550立方米高爐自控系統(tǒng)是SIMATIC PCS7系統(tǒng)配置

整個自動化控制系統(tǒng)采用3套冗余AS417H站分別是高爐本體、熱風爐、噴煤，2套S7-300 PLC是熱風液壓站和煤氣清洗，2套冗余的監(jiān)控畫面服務(wù)器，承擔數(shù)據(jù)共享、處理實時控制、報警信息管理、畫面報表共享等。5臺操作工生產(chǎn)應(yīng)用的客戶機，2套用于程序維護和編輯畫面的工程師站，Y-Link耦合器1套連接液壓站，Profibus-DP網(wǎng)連接遠程I/O站，1臺網(wǎng)絡(luò)打印機打印報表。系統(tǒng)配置如圖1。

圖1

2 軟件配置

高爐監(jiān)控計算機應(yīng)用Windows XP3英文版操作系統(tǒng)軟件，編輯軟件是SIEMENS公司推出的PCS7 7.0英文版編程工具。

OS Preject Editor 不僅用來創(chuàng)建Server工程或者Client工程的基本數(shù)據(jù)，而且還用來創(chuàng)建主畫面的預(yù)覽區(qū)、工作區(qū)和按鈕區(qū)。

在PCS7中WinCC包含在工程師系統(tǒng)中對操作站進行組態(tài)。WinCC Client可以在工程師站上組態(tài)。利用SIMATIC Manager中的TransferAS/OS Connection Data功能，Tags從ES傳送到OS站。傳輸只是從ES到操作員站，數(shù)據(jù)包創(chuàng)建在WinCC Server上。編程人員主要用了CFC編程，SFC編程。系統(tǒng)通過多屏圖形卡可以將最多四個過程監(jiān)視器連接在一起來擴展工作區(qū)，使得組態(tài)更為簡便。

每批料由一礦批和一焦批組成，當采用燒結(jié)礦分級時，裝料制度為OL↓OS↓C↓或C↓OL↓OS↓（OL=O大粒度，OS=O小粒度）；當燒結(jié)礦不分級時，裝料制度為C↓OL↓。爐頂裝完一礦批和一焦批為一個過程，周而復(fù)始。上料矩陣周期循環(huán)表如圖2。

其中一個上料矩陣周期循環(huán)最多有16罐料，上料代號代表料罐裝的是礦還是焦，影響到布料料單的執(zhí)行情況。如果對應(yīng)格中填31，32，33，34，41，42，43，44代表此罐裝的是礦，八個數(shù)字代表不同礦倉的組合，如果對應(yīng)隔中填11，21代表此罐裝的是焦，二個數(shù)字代表不同焦倉的組合。布料代號代表爐頂布料的方式，用61，62，63，64，65，66確定不同料的不同布料的傾角，圈數(shù)和料線，布料代號與爐頂布料矩陣相聯(lián)系。周期標記用來確定料批是否結(jié)束或上料循環(huán)是否結(jié)束，當在此欄對應(yīng)的隔中填99時代表料批結(jié)束。

此表可以設(shè)定礦上料的八種組合，可以選擇3個雜礦倉，1個球團礦倉，4個燒結(jié)礦倉，1個焦丁倉的任意一個或幾個倉作為一種礦上料的方式。排出方式是根據(jù)排出方式設(shè)定表所設(shè)定的代號按照一定順序控制礦倉的排礦順序。礦上料代號表設(shè)定好了后，當周期循環(huán)矩陣運行到礦罐時就會按照設(shè)定的礦代號選擇對應(yīng)的倉進行下料。

稱重設(shè)定值表中慣性量為提前關(guān)給料機的提前量，料空值為當稱斗內(nèi)料重低于多少時認為料已放空，最大誤差為當誤差值大于最大誤差時，下次補償?shù)闹亓坎捎米畲笳`差。

在執(zhí)行料單周期循環(huán)時應(yīng)該首先檢查料單，判斷料單中有無非法數(shù)據(jù)，閃爍框提示。

1）槽下供礦、供焦主卷揚料車，安裝料程序要求交替工作。2）燒結(jié)礦振動篩每次有1臺工作，其他礦種至少有一臺給料設(shè)備工作。礦石稱量后按程序分別落至供礦皮帶運走至中間礦石卸料斗，經(jīng)礦石卸料斗卸入上料主卷揚料車運至爐頂。卸料時，只允許稱量斗逐個向供礦皮帶卸料。3）焦炭篩共4臺。每次有1臺工作。焦炭經(jīng)稱量后按程序分別落至焦炭卸料斗卸入上料主卷揚料車入爐。4）返礦、返焦皮帶機有二種工作制度，即連續(xù)工作制和間斷工作制。采用間斷工作制時，返礦皮帶先于振動篩啟動，后于振動篩停止。5）每批料需加一定的焦丁量，稱量后的焦丁在上料皮帶機供礦時卸到礦石斗里面，混裝入爐。

3 應(yīng)用體會

本工程借助PCS7軟件調(diào)試平臺，有利于我們將PLC編程軟件、HMI監(jiān)控軟件、網(wǎng)絡(luò)硬件組態(tài)軟件集成在同一應(yīng)用軟件，而且從功能上將自動化控制器功能模塊的各種信息通過工程師站編譯OS（compile OS）的方式上傳到OS的WinCC項目中 ，并自動生成畫面變量標簽（Tags）、調(diào)用數(shù)據(jù)庫動態(tài)圖標（block icons）及其對應(yīng)的彈出標準面板（faceplate）、自動生成報警消息（Message）、趨勢曲線（Trend）等，甚至就連靜態(tài)、動態(tài)的畫面文本信息也可以通過程序員直接由AS塊編譯后生成在OS中，這樣OS大部分的工作非常簡便，大部分的工作都集中AS上完成，不但方便了維護程序功能，又集中修改程序，從而使多個工程項目程序的一致，省去了原先西門子軟件中AS、OS兩部分共同合作的大量繁瑣工作。

4 結(jié)束語

PCS7系統(tǒng)不但具備了與西門子其他傳動產(chǎn)品強大的系統(tǒng)集成能力，而且還具備良好的開放性，在印度550立方米高爐應(yīng)用中大大地提高了系統(tǒng)的可靠性和工作的連續(xù)性，實際應(yīng)用的效果也是特別理想，不但加快了高爐的生產(chǎn)節(jié)奏，提高了鐵水產(chǎn)量，而且提高系統(tǒng)自動化控制的整體水平，減輕生產(chǎn)操作人員負擔，降低生產(chǎn)事故率，對提高了設(shè)備使用壽命具有重大意義。正是PCS7產(chǎn)品以上這些有利于提高客戶競爭力的性能和特點，促使業(yè)主在以后新上系統(tǒng)項目中再一次選用了PCS7系統(tǒng)軟件。

參考文獻

[1]甄立東.西門子WINCC V7基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].機械工業(yè)出版社.endprint

摘 要 針對印度MONNET550m3高爐控制系統(tǒng)介紹SIEMENS PCS7編程工具軟件在工程中的使用、硬件構(gòu)成、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并介紹了高爐中邏輯的控制，實現(xiàn)了印度高爐生產(chǎn)的全集成過程自動化。

關(guān)鍵詞 PCS7系統(tǒng)；高爐；Profibus-DP網(wǎng)

中圖分類號：TF576 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0082-02

高爐生產(chǎn)是目前獲得大量生鐵的主要手段。它的原料是富鐵礦或人造富礦。高爐冶煉是還原過程，把氧化鐵還原成含有錳磷硫等雜質(zhì)的生鐵。它為煉鋼廠提供煉鋼生鐵和合金生鐵，也為機械制造提供鑄造生鐵。因此高爐生產(chǎn)的優(yōu)劣直接關(guān)系到鋼鐵企業(yè)煉鋼和軋鋼的生產(chǎn)情況。

1 550立方米高爐自控系統(tǒng)是SIMATIC PCS7系統(tǒng)配置

整個自動化控制系統(tǒng)采用3套冗余AS417H站分別是高爐本體、熱風爐、噴煤，2套S7-300 PLC是熱風液壓站和煤氣清洗，2套冗余的監(jiān)控畫面服務(wù)器，承擔數(shù)據(jù)共享、處理實時控制、報警信息管理、畫面報表共享等。5臺操作工生產(chǎn)應(yīng)用的客戶機，2套用于程序維護和編輯畫面的工程師站，Y-Link耦合器1套連接液壓站，Profibus-DP網(wǎng)連接遠程I/O站，1臺網(wǎng)絡(luò)打印機打印報表。系統(tǒng)配置如圖1。

圖1

2 軟件配置

高爐監(jiān)控計算機應(yīng)用Windows XP3英文版操作系統(tǒng)軟件，編輯軟件是SIEMENS公司推出的PCS7 7.0英文版編程工具。

OS Preject Editor 不僅用來創(chuàng)建Server工程或者Client工程的基本數(shù)據(jù)，而且還用來創(chuàng)建主畫面的預(yù)覽區(qū)、工作區(qū)和按鈕區(qū)。

在PCS7中WinCC包含在工程師系統(tǒng)中對操作站進行組態(tài)。WinCC Client可以在工程師站上組態(tài)。利用SIMATIC Manager中的TransferAS/OS Connection Data功能，Tags從ES傳送到OS站。傳輸只是從ES到操作員站，數(shù)據(jù)包創(chuàng)建在WinCC Server上。編程人員主要用了CFC編程，SFC編程。系統(tǒng)通過多屏圖形卡可以將最多四個過程監(jiān)視器連接在一起來擴展工作區(qū)，使得組態(tài)更為簡便。

每批料由一礦批和一焦批組成，當采用燒結(jié)礦分級時，裝料制度為OL↓OS↓C↓或C↓OL↓OS↓（OL=O大粒度，OS=O小粒度）；當燒結(jié)礦不分級時，裝料制度為C↓OL↓。爐頂裝完一礦批和一焦批為一個過程，周而復(fù)始。上料矩陣周期循環(huán)表如圖2。

其中一個上料矩陣周期循環(huán)最多有16罐料，上料代號代表料罐裝的是礦還是焦，影響到布料料單的執(zhí)行情況。如果對應(yīng)格中填31，32，33，34，41，42，43，44代表此罐裝的是礦，八個數(shù)字代表不同礦倉的組合，如果對應(yīng)隔中填11，21代表此罐裝的是焦，二個數(shù)字代表不同焦倉的組合。布料代號代表爐頂布料的方式，用61，62，63，64，65，66確定不同料的不同布料的傾角，圈數(shù)和料線，布料代號與爐頂布料矩陣相聯(lián)系。周期標記用來確定料批是否結(jié)束或上料循環(huán)是否結(jié)束，當在此欄對應(yīng)的隔中填99時代表料批結(jié)束。

此表可以設(shè)定礦上料的八種組合，可以選擇3個雜礦倉，1個球團礦倉，4個燒結(jié)礦倉，1個焦丁倉的任意一個或幾個倉作為一種礦上料的方式。排出方式是根據(jù)排出方式設(shè)定表所設(shè)定的代號按照一定順序控制礦倉的排礦順序。礦上料代號表設(shè)定好了后，當周期循環(huán)矩陣運行到礦罐時就會按照設(shè)定的礦代號選擇對應(yīng)的倉進行下料。

稱重設(shè)定值表中慣性量為提前關(guān)給料機的提前量，料空值為當稱斗內(nèi)料重低于多少時認為料已放空，最大誤差為當誤差值大于最大誤差時，下次補償?shù)闹亓坎捎米畲笳`差。

在執(zhí)行料單周期循環(huán)時應(yīng)該首先檢查料單，判斷料單中有無非法數(shù)據(jù)，閃爍框提示。

1）槽下供礦、供焦主卷揚料車，安裝料程序要求交替工作。2）燒結(jié)礦振動篩每次有1臺工作，其他礦種至少有一臺給料設(shè)備工作。礦石稱量后按程序分別落至供礦皮帶運走至中間礦石卸料斗，經(jīng)礦石卸料斗卸入上料主卷揚料車運至爐頂。卸料時，只允許稱量斗逐個向供礦皮帶卸料。3）焦炭篩共4臺。每次有1臺工作。焦炭經(jīng)稱量后按程序分別落至焦炭卸料斗卸入上料主卷揚料車入爐。4）返礦、返焦皮帶機有二種工作制度，即連續(xù)工作制和間斷工作制。采用間斷工作制時，返礦皮帶先于振動篩啟動，后于振動篩停止。5）每批料需加一定的焦丁量，稱量后的焦丁在上料皮帶機供礦時卸到礦石斗里面，混裝入爐。

3 應(yīng)用體會

本工程借助PCS7軟件調(diào)試平臺，有利于我們將PLC編程軟件、HMI監(jiān)控軟件、網(wǎng)絡(luò)硬件組態(tài)軟件集成在同一應(yīng)用軟件，而且從功能上將自動化控制器功能模塊的各種信息通過工程師站編譯OS（compile OS）的方式上傳到OS的WinCC項目中 ，并自動生成畫面變量標簽（Tags）、調(diào)用數(shù)據(jù)庫動態(tài)圖標（block icons）及其對應(yīng)的彈出標準面板（faceplate）、自動生成報警消息（Message）、趨勢曲線（Trend）等，甚至就連靜態(tài)、動態(tài)的畫面文本信息也可以通過程序員直接由AS塊編譯后生成在OS中，這樣OS大部分的工作非常簡便，大部分的工作都集中AS上完成，不但方便了維護程序功能，又集中修改程序，從而使多個工程項目程序的一致，省去了原先西門子軟件中AS、OS兩部分共同合作的大量繁瑣工作。

4 結(jié)束語

PCS7系統(tǒng)不但具備了與西門子其他傳動產(chǎn)品強大的系統(tǒng)集成能力，而且還具備良好的開放性，在印度550立方米高爐應(yīng)用中大大地提高了系統(tǒng)的可靠性和工作的連續(xù)性，實際應(yīng)用的效果也是特別理想，不但加快了高爐的生產(chǎn)節(jié)奏，提高了鐵水產(chǎn)量，而且提高系統(tǒng)自動化控制的整體水平，減輕生產(chǎn)操作人員負擔，降低生產(chǎn)事故率，對提高了設(shè)備使用壽命具有重大意義。正是PCS7產(chǎn)品以上這些有利于提高客戶競爭力的性能和特點，促使業(yè)主在以后新上系統(tǒng)項目中再一次選用了PCS7系統(tǒng)軟件。

參考文獻

[1]甄立東.西門子WINCC V7基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].機械工業(yè)出版社.endprint

摘 要 針對印度MONNET550m3高爐控制系統(tǒng)介紹SIEMENS PCS7編程工具軟件在工程中的使用、硬件構(gòu)成、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并介紹了高爐中邏輯的控制，實現(xiàn)了印度高爐生產(chǎn)的全集成過程自動化。

關(guān)鍵詞 PCS7系統(tǒng)；高爐；Profibus-DP網(wǎng)

中圖分類號：TF576 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0082-02

高爐生產(chǎn)是目前獲得大量生鐵的主要手段。它的原料是富鐵礦或人造富礦。高爐冶煉是還原過程，把氧化鐵還原成含有錳磷硫等雜質(zhì)的生鐵。它為煉鋼廠提供煉鋼生鐵和合金生鐵，也為機械制造提供鑄造生鐵。因此高爐生產(chǎn)的優(yōu)劣直接關(guān)系到鋼鐵企業(yè)煉鋼和軋鋼的生產(chǎn)情況。

1 550立方米高爐自控系統(tǒng)是SIMATIC PCS7系統(tǒng)配置

整個自動化控制系統(tǒng)采用3套冗余AS417H站分別是高爐本體、熱風爐、噴煤，2套S7-300 PLC是熱風液壓站和煤氣清洗，2套冗余的監(jiān)控畫面服務(wù)器，承擔數(shù)據(jù)共享、處理實時控制、報警信息管理、畫面報表共享等。5臺操作工生產(chǎn)應(yīng)用的客戶機，2套用于程序維護和編輯畫面的工程師站，Y-Link耦合器1套連接液壓站，Profibus-DP網(wǎng)連接遠程I/O站，1臺網(wǎng)絡(luò)打印機打印報表。系統(tǒng)配置如圖1。

圖1

2 軟件配置

高爐監(jiān)控計算機應(yīng)用Windows XP3英文版操作系統(tǒng)軟件，編輯軟件是SIEMENS公司推出的PCS7 7.0英文版編程工具。

OS Preject Editor 不僅用來創(chuàng)建Server工程或者Client工程的基本數(shù)據(jù)，而且還用來創(chuàng)建主畫面的預(yù)覽區(qū)、工作區(qū)和按鈕區(qū)。

在PCS7中WinCC包含在工程師系統(tǒng)中對操作站進行組態(tài)。WinCC Client可以在工程師站上組態(tài)。利用SIMATIC Manager中的TransferAS/OS Connection Data功能，Tags從ES傳送到OS站。傳輸只是從ES到操作員站，數(shù)據(jù)包創(chuàng)建在WinCC Server上。編程人員主要用了CFC編程，SFC編程。系統(tǒng)通過多屏圖形卡可以將最多四個過程監(jiān)視器連接在一起來擴展工作區(qū)，使得組態(tài)更為簡便。

每批料由一礦批和一焦批組成，當采用燒結(jié)礦分級時，裝料制度為OL↓OS↓C↓或C↓OL↓OS↓（OL=O大粒度，OS=O小粒度）；當燒結(jié)礦不分級時，裝料制度為C↓OL↓。爐頂裝完一礦批和一焦批為一個過程，周而復(fù)始。上料矩陣周期循環(huán)表如圖2。

其中一個上料矩陣周期循環(huán)最多有16罐料，上料代號代表料罐裝的是礦還是焦，影響到布料料單的執(zhí)行情況。如果對應(yīng)格中填31，32，33，34，41，42，43，44代表此罐裝的是礦，八個數(shù)字代表不同礦倉的組合，如果對應(yīng)隔中填11，21代表此罐裝的是焦，二個數(shù)字代表不同焦倉的組合。布料代號代表爐頂布料的方式，用61，62，63，64，65，66確定不同料的不同布料的傾角，圈數(shù)和料線，布料代號與爐頂布料矩陣相聯(lián)系。周期標記用來確定料批是否結(jié)束或上料循環(huán)是否結(jié)束，當在此欄對應(yīng)的隔中填99時代表料批結(jié)束。

此表可以設(shè)定礦上料的八種組合，可以選擇3個雜礦倉，1個球團礦倉，4個燒結(jié)礦倉，1個焦丁倉的任意一個或幾個倉作為一種礦上料的方式。排出方式是根據(jù)排出方式設(shè)定表所設(shè)定的代號按照一定順序控制礦倉的排礦順序。礦上料代號表設(shè)定好了后，當周期循環(huán)矩陣運行到礦罐時就會按照設(shè)定的礦代號選擇對應(yīng)的倉進行下料。

稱重設(shè)定值表中慣性量為提前關(guān)給料機的提前量，料空值為當稱斗內(nèi)料重低于多少時認為料已放空，最大誤差為當誤差值大于最大誤差時，下次補償?shù)闹亓坎捎米畲笳`差。

在執(zhí)行料單周期循環(huán)時應(yīng)該首先檢查料單，判斷料單中有無非法數(shù)據(jù)，閃爍框提示。

1）槽下供礦、供焦主卷揚料車，安裝料程序要求交替工作。2）燒結(jié)礦振動篩每次有1臺工作，其他礦種至少有一臺給料設(shè)備工作。礦石稱量后按程序分別落至供礦皮帶運走至中間礦石卸料斗，經(jīng)礦石卸料斗卸入上料主卷揚料車運至爐頂。卸料時，只允許稱量斗逐個向供礦皮帶卸料。3）焦炭篩共4臺。每次有1臺工作。焦炭經(jīng)稱量后按程序分別落至焦炭卸料斗卸入上料主卷揚料車入爐。4）返礦、返焦皮帶機有二種工作制度，即連續(xù)工作制和間斷工作制。采用間斷工作制時，返礦皮帶先于振動篩啟動，后于振動篩停止。5）每批料需加一定的焦丁量，稱量后的焦丁在上料皮帶機供礦時卸到礦石斗里面，混裝入爐。

3 應(yīng)用體會

本工程借助PCS7軟件調(diào)試平臺，有利于我們將PLC編程軟件、HMI監(jiān)控軟件、網(wǎng)絡(luò)硬件組態(tài)軟件集成在同一應(yīng)用軟件，而且從功能上將自動化控制器功能模塊的各種信息通過工程師站編譯OS（compile OS）的方式上傳到OS的WinCC項目中 ，并自動生成畫面變量標簽（Tags）、調(diào)用數(shù)據(jù)庫動態(tài)圖標（block icons）及其對應(yīng)的彈出標準面板（faceplate）、自動生成報警消息（Message）、趨勢曲線（Trend）等，甚至就連靜態(tài)、動態(tài)的畫面文本信息也可以通過程序員直接由AS塊編譯后生成在OS中，這樣OS大部分的工作非常簡便，大部分的工作都集中AS上完成，不但方便了維護程序功能，又集中修改程序，從而使多個工程項目程序的一致，省去了原先西門子軟件中AS、OS兩部分共同合作的大量繁瑣工作。

4 結(jié)束語

PCS7系統(tǒng)不但具備了與西門子其他傳動產(chǎn)品強大的系統(tǒng)集成能力，而且還具備良好的開放性，在印度550立方米高爐應(yīng)用中大大地提高了系統(tǒng)的可靠性和工作的連續(xù)性，實際應(yīng)用的效果也是特別理想，不但加快了高爐的生產(chǎn)節(jié)奏，提高了鐵水產(chǎn)量，而且提高系統(tǒng)自動化控制的整體水平，減輕生產(chǎn)操作人員負擔，降低生產(chǎn)事故率，對提高了設(shè)備使用壽命具有重大意義。正是PCS7產(chǎn)品以上這些有利于提高客戶競爭力的性能和特點，促使業(yè)主在以后新上系統(tǒng)項目中再一次選用了PCS7系統(tǒng)軟件。

參考文獻

[1]甄立東.西門子WINCC V7基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].機械工業(yè)出版社.endprint