1、漢鋼工業自動化的改革趨勢和方向陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司檢修中心 馬王君 趙航 劉星佑摘要；漢鋼公司自動化控制技術是采用多方面PLC硬件技術，有德國西門子、美國羅克韋爾、日本三菱等，其中編程方式有LAD、語句表、C語言、VB、SCL語言等。同時采用西門子WINCC、組態王等工業監視軟件實施監控和管理，漢鋼公司投產4年來自控系統一直已穩定、高效、快速的理念維持著漢鋼的運行，但隨著現在科技的發展，PLC在工業上也會產生一次重要的革命。關鍵詞無線智能模塊 數據采集 網絡監控 手機監控 互聯網+ 工業4.0一、 前言PLC是一種工業環境中應用的數字運算電子系統，它將計算機技術、自動控制技術和通訊技術

2、溶為一體，成為實現單機、車間、工廠自動化的核心裝備，具有可靠性、抗干擾性強、組合靈活、編程簡單、維護方便等諸多優點。隨著技術的進步，其控制功能由簡單的邏輯控制、順序控制發展為復雜的連續控制和過程控制，成為自動化領域的技術支柱。其主要應用的技術領域有：順序控制、過程控制、位置控制、生產過程的監控和管理、綜合網絡技術等等。 世界上公認的PLC是在1969年由美國數字設備公司研制，由此之前，工業控制設備的主要產品是以繼電器、接觸器為主體的控制裝備。在20世界中后期這種繼電器控制裝備應用較為廣泛，但隨著工業自動化程度的不斷提高，使用繼電器電路構成的工業控制系統的缺陷不斷地暴露出來。二. 目前我公司PL

3、C設備運用情況： 1、漢鋼公司燒結廠由4臺西門子400PLC和網絡設備組成環形工業以太網，實現對接入環網所有設備控制信息、生產數據的采集和控制，構成管理層網絡。控制系統采用STEP7.V5.5編程軟件完成燒結工藝過程及設備順序控制及邏輯控制，運用軟件的通訊功能實現四臺CPU數據讀寫,并解決控制系統中不同廠商設備的兼容和互操作等問題；利用STEP7軟件實現對控制程序的在線上傳和下載。通過組態軟件將所有受控設備按工藝流程顯示與中控畫面上，其中包括各下料倉瞬時流量，流量累計量，各料倉料位顯示，頻率反饋，流量偏差等參數顯示以及控制值、料線、聯鎖方式的設定并利WINCC控件的動態功能實現工藝設備狀態的動

4、態化，其中包括各下料倉瞬時流量，流量累計量，各料倉料位顯示，頻率反饋，流量偏差等參數顯示以及控制值、料線、聯鎖方式的設定并利WINCC控件的動態功能實現工藝設備狀態的動態化；運用組態軟件的報警功能實現料倉斷料報警，料位高低報警，圓盤下料偏差報警功能，報警信息由計算機發出通過放大設備及通訊電纜傳至配料現場，使現場人員及時了解故障信息，提高故障處理響應速度，減少了生產停機率；并運用軟件變量歸檔功能實現操作記錄、實時數據的長期歸檔和調用，系統對操作人員選倉換、倉，及變料等操作都進行了記錄，主要是操作時間及生產數值，便于管理者及時了解和監督生產過程。提高了生產管理的自動化和信息化水平。2、漢鋼公司煉鐵

5、廠高爐是無料種上料系統，其中高爐運用了西門子最新產品冗余PLC400站，能有效的防治PLC硬件故障引起的高爐停產。熱風爐、噴煤、水泵房、上料、高爐本體、原料每個區域都是由多模光纖形成的環型網絡。PLC和上位機通過CP1613網卡進行連接，其中上位機有2臺服務器，而服務器和子上位機都位于高爐主控進行集中控制。煉鐵廠后面通過自動化技術引進高爐專家系統，包括布料模型、爐型管理模型、爐況診斷模型、爐溫預報模型、爐缸、爐底的侵蝕模型、冶金數學模型、煤氣流分析模型、冶金數學模型的內容主要包有：高爐的配料、高爐理論燃燒溫度、鼓風動能、爐熱指數、高爐操作線、熱損失、氧過剩系數等，通過觀察各個參數及對各個參數的

6、改變情況，觀察高爐工作狀態是否正常。高爐專家系統的目標是為了實現高爐生產優質鐵、高效率、低能耗、長壽命、安全環保的生產過程。分析高爐狀態及該狀態的原因，并建議最佳的操作措施。3、漢鋼公司煉鋼系統中PLC選用羅克韋爾1756系列控制系統可編程控制器,其執行速度快、抗干擾能力強。整個自動化系統分成基礎自動化系統（PLC系統、一級）和過程自動化系統（上位機、二級）兩級，系統采用羅克韋爾1756系列控制系統及FactoryTalk View SE人機界面軟件，可利用其網絡功能實現整個自動化系統網絡化。畫面操作簡便實用，可最大限度地方便操作人員的操作。遠程控制終端體現了分散控制、集中管理的控制模式，最大

7、限度地降低現場線纜的用量，可減小設備的投資，也方便維護人員的維護，使整個生產線提高生產效率。基礎自動化由轉爐本體系統，上料系統，汽化冷卻系統，一次除塵風機系統，二次除塵系統組成。通過Ethernet連接，達到資源共享, 快速交換數據的控制目的。各系統都配有DeviceNet網絡通訊接口，通過通訊連接控制各區域相關的電氣傳動設備（傾動旋轉、氧槍升降），實現快速傳遞數據準確控制。煉鋼廠目前正在使用的副槍系統能利用副槍可以測量熔池中的鋼水液面高度，通過TSC探頭可以測得鋼水中的含碳量；利用TSO探頭可以測量出吹煉終點的含氧量。副槍在轉爐生產中的應用，改變了傳統中的轉爐控制方式，使轉爐生產的連續性、高

8、效性增強。減少了倒爐次數，縮短了冶煉周期，提高轉爐產能。根據TSC和TSO探頭的測量數據，優化了轉爐的供氧和造渣，使操作穩定性加強，減少噴濺。通過對鋼水液面的測量來指導吹煉時槍位的控制降低對爐襯磚的侵蝕，提高轉爐的使用壽命。后期的自動化煉鋼技術的概念是通過建立數據模型，利用現場的測量儀器、儀表的檢測數據，根據以熱平衡和化學平衡為基礎得到的靜態模型來計算初始的裝料量、氧流量、氧槍高度等，然后在吹煉過程中， 根據副槍檢測到的信息修改控制策略，達到對轉爐煉鋼過程的自動控制。4、漢鋼公司自動化主要的網絡控制系統：控制系統第一層通訊網絡操作室主機與PLC之間采用PROFIBUS現場總通訊協議構成現場總線

9、工業控制網絡，實現彼此的信息交換。通過網絡把高爐系統的工藝參數設定值和對電氣設備的操作從人機接口傳送到PLC，把各個設備的狀態和工藝、電氣參數及故障由PLC收集送到人機接口顯示。PROFIBUS是一種國際性的開放式現場中線標準，PROFIBUS可使分散數字化控制器從現場的底層到車間級網絡化。PROFIBUS采用RS485傳輸方式，RS485是PROFIBUS最常用的一種傳輸方式。控制系統第二層通訊網絡操作室主機、調度室和值班室的工控機之間采用TCP/IP網絡通訊協議互相連接成Ether NET網，Ether NET網是IEEE802.3所支持的局域網標準。按照國際標準化組織

10、開放系統互連參考模型的7層結構，Ether NET網標準只定義了鏈路層和物理層，作為一個完整的通訊系統，它需要高層協議的支持。APARNT在制定了TCP/IP高層通訊協議并把Ether NET網作為其數據鏈路和物理層的協議之后，Ether NET網便和TCP/IP緊密的捆綁在一起了。以后，由于國際互聯網采用了Ether NET網和TCP/IP協議，人們甚至把超文本連接HTTP等與TCP/IP協議組放在一起，俗稱為Ether NET網技術。二、 企業自動化改進發展的必要性。1、目前、我公司生產現場的各種計量數據，配料數據，實驗數據等大多采用PLC

11、來處理，數據結果由PLC自動生成報表或者由人工摘錄數據；無論使用哪種方法、在數據采集的過程中都會存在數據傳遞不及時的問題，其次、由于HIM系統精確度的原因，當數據到達一定數值后就會溢出，因此崗位人員必須按班次對所有數據進行記錄，避免因數據溢出而導致采集錯誤。另一方面、人為的數據抄錄也存在數據抄錯的風險。因此、采用傳統的數據統計及分析方法已經不適應現代企業自動化的發展趨勢了。2、可靠性低。復雜的系統使用了成千上百個各式各樣的繼電器，成千上萬根導線連接，只要其中一根繼電器失效或者一根導線連接故障，系統就不能正常工作，大大的降低了控制系統的可靠性。3、系統的維護和改造十分的困難。由于系統復雜，雖然有

12、控制系統的接線圖，但是為了找到故障的所在原因也只能一項一項的進行排查，是的設備維護困難，如果進行控制改造，改變繼電器控制系統接線將進一步使工作量大大的增加。4、繼電器控制電路設計周期長，功能有限，復雜繼電器控制系統設計時大多采用經驗設計的方法，在設計中要盡量減少中間繼電器的數目來減少系統的成本和功耗，系統設計出來以后要制作模型進行控制系統的調試，經多次調試通過后才能交付用戶或者公司使用，而且在繼電器控制系統中的準確定時、高速計數和模擬采集等問題都不易解決。所及繼電器控制電路一點點地被取代，接替他的是PLC智能模塊。三，工業自動化發展方向，漢鋼公司楊海峰董事長會議上明確提出互聯網+和工業4.0在

13、鋼鐵領域的發展，結合漢鋼公司楊海峰董事長的路線和方針，對后面工業自動化的發展提出以下幾個方向：1、現場設備及生產數據上網系統的網絡支持和手機式客戶平臺。現場設備網絡支持系統的軟件模塊系統包括數據遠程采集軟件、數據庫軟件和Web發布軟件及通訊接口軟件等。數據采集系統可以與企業現有數據庫建立接口，數據結構開放，用戶可以方便地在該數據庫基礎上進行數據共享及二次功能開發，如報表、統計、查詢、篩選、打印等，以滿足企業生產的使用要求。同時在硬件設置設定預診斷功能、預處理功能，當設備事故出現狀況或還未出現狀況時，總端進行報警并進行建議處理方法，同時把數據和結果直接上傳在服務器電腦上。中心網絡采用Client

14、-Server 模式構造，中心服務器完成對下位設備數據的采集，并將數據存儲于數據庫中。中心服務器可以出現在企業局域網的任何一個結點（控制中心、計算機中心或其他位置） ；Client 端軟件安裝于公司調度室，經信息部門授權可以對中心服務器進行管理、修改、數據采集設置或報表打印操作。中心服務器通過和外部互聯網+進行數據傳送，并且把數據傳送到手機客戶端平臺，進行手機隨時監控，授權部分人員可以操作，避免了因人工無法及時到達現場而影響了生產，也避免了因人為誤報、隱報的現象發生，迎合了工業4.0的發展。 2、模塊化一體式的發展。 接觸器、繼電器一直以來是電氣自動化故障的多發生點，以后發展可以采用一體化的模塊來代替接觸器和繼電器，使用點對點直接上模塊的控制，模塊采用最新無線接收系統。 無線智能數字模塊直接代替繼電器的使用。 無線智能變頻器模塊代替舊式變頻器和接觸器。 使用命名頻率來區分相