“透明工厂〞理念在大型高炉控制系统的开发与应用.docx

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1、 “透明工厂理念在大型高炉控制系统的开发与应用一、概述 “透明工厂理念是近年自动化控制领域新提出的控制观念，该观念是针对一个大中型的消费经过，通过网络架构、PLC控制器、智能仪表等控制设备，使各个工艺经过、工艺环节成为一个有机的整体，该体系构造允许最终用户将其设备运行到一个更高的程度上。到达智能、半智能化的消费经过和产品调配，各级用户可以凭借受权等级通过上位监控机HMI理解、把握和实际操纵，到达消费的高度透明化、开放化，进而大大减少系统集成的工作量，降低了车间操纵人员和调度员的劳动强度，进步了企业当代化治理的程度。透明工厂是建立在新的信息技术IT和通讯技术根底上的，这些技术包括OPC开放软件标

2、准和WEB技术等。主要包含三方面的内容：基于TCP/IP以太网的通讯、WEB形式的网络应用和面向对象的编程。 济钢新近投产的31750m3高炉工程的自动化系统开发就是本着“透明工厂的理念，基于AB控制系统开发完成的。该工程自动化系统采用二级计算机控制系统，一级为根底自动化系统，以AB公司controllogix系列PLC为核心，监控软件RSView SE为实时监控系统完成电气传动控制、仪表经过控制，使用网络技术构成基于控制器的分布式控制系统，监控站采用客户机Client/效劳器Server构造。二级为经过计算机系统，二级计算机系统采用客户/效劳器构造，实现炼铁的工艺技术参数计算等。一级和二级之

3、间通过网络进展通讯，通讯协议完全开放，在上挂总公司主干网，可以与MES制造执行系统和ERP企业资源方案无缝的连接。 二、网络拓扑构造 网络系统运行在平安稳定的环境中，是“透明工厂理念应用是否成功的关键，设计中我们采用环形和放射性组网结合的原那么，对高炉消费影响指数高、上下数据传输量大、工艺环节联络严密的子站，采用冗余的环形组网。对辅助系统，下行数据量小的系统，采用放射性组网方式。同时，为了最大限度的使系统“透明化，一些具备网络功能的智能仪表、控制器和其他厂家的PLC，也通过相应的通讯模板上挂以太网。信息的集散统一在炉顶PLC安装的Prosoft公司的1756-MNET、1756DNB模块收发，

4、打包信息经编译处理后，再打包传送给Modicon等处理器，作为最新的实时的控制条件输入。 济钢锅炉经过计算机系统配置简图 三、根底控制层L1级完成的主要功能 1、矿槽局部：包括对矿石系统、焦炭系统、焦丁系统及上料主皮带电气设备的控制，完成高炉的供配料料批周期程序， 正常装料程序， 赶料程序， 矿石系统供配料程序， 焦炭供料程序。 2、炉顶局部：对炉顶布料系统及有关局部的检测与控制；炉顶打水系统、炉顶气密箱及罐压控制系统：多环布料、炉顶料罐及上料系统检测与控制。 3、炉顶液压站、调节阀液压站、干油站、稀油站a、b探尺直流控制；炉身局部：自动控制、调节炉顶压力，控制高炉的出铁质量。 4、冷却壁局部

5、：控制高炉冷却水，保护高炉本体。控制膨胀罐压力，自动补水，控制膨胀罐液位在正常范围，同时有事故补水系统。 5、热风炉局部： 包括三座热风炉和一座液压站，实现了热风炉换炉、燃烧、送风、自动寻优等功能。 6、原燃料系统：原燃料计量、球团供料、烧结供料、生矿供料、焦炭供料。 7、水处理系统：软水系统、净水循环系统、炉役后期供水泵站。 四、经过控制层完成的主要功能 经过数据的采集、经过监视、原燃料治理、专家系统数学模型、消费操纵指导、数据通讯、历史数据存储和处理、报表打印。 1经过数据的采集 该系统通过网络接收来自根底自动化系统的经过数据，包括原燃料数据、上料数据、炉顶数据、炉内冶炼数据、煤粉喷吹数据

6、、出铁数据、等等。有些数据不能自动获取，或通讯故障时，操纵员可在操纵站上人工输入到该系统中。 2经过监视 经过监视是基于采集到的经过数据完成的。经过监视主要包括以下内容： 原燃料装料数据、 炉顶温度、压力数据、 炉顶煤气数据、 炉体各部温度数据、 炉体各部冷却水流量数据、 喷煤数据、 出铁场渣铁数据、 冲渣数据、 热风炉系统经过数据。 3原燃料治理 该系统对原燃料入/出槽进展治理，包括： 原燃料数据的输入：每次原燃料入槽时，按料槽输入原燃料的牌号、成份、入槽量等数据。 槽存量治理：根据实际上料数据，治理原燃料槽存量等数据，低于规定量时进展报警。 4专家系统数学模型 为知足高炉消费稳顺，采用高炉

7、专家系统进展消费指导，进步铁水质量，降低能耗。 高炉数学模型专家系统实现功能： 综合计算集：炉料装入跟踪、炉顶煤气成分与温度分布、炉内化学平衡、炉腹风口区综合计算、炉缸综合计算等 在线动态冶炼数学模型计算集：综合配料模型、炉内炉料模拟模型、物料平衡模型、Rist模型、炉热计算模型、炉缸平衡模型、铁水温度预告模型、铁水Si含量预告模型。 CRT 数据编辑：料仓品种设定、原料化学成分编辑、出铁/渣信息编辑、知识库规那么参数编辑、配料模型数据编辑。 系统数据库：在线数据库、历史数据库、冶炼知识数据库。 高炉异常炉况报告：包括滑料、压力损失、渣皮脱落、料面倾斜、炉温波动、料线过低、炉缸状态、煤气利用率

8、变化、水系统漏水、炉况稳定状态等近百条报告内容。 高炉异常炉况预告：包括炉热趋势、崩料孔隙、悬料、管道行程、炉壁结厚等。 五、系统应用效果 该高炉自动化系统自2005年8月投运以来，运行良好。从实际消费运行情况看，由于“透明工厂理念的成功应用，极大的方便了操纵人员对整个系统的监控、工程师维护工作，大大地减少的故障停机时间，大大地进步了消费率。强大实时、历史数据库，记录了高炉消费的经过控制特性，给高炉稳定消费提供了有力的支持，使专家系统可以提早2小时左右预告炉温及实时报告高炉运行的各种异常征兆，同时提示处理方法，防止炉况波动，解决高炉顺行和相关设备的保护问题。提供从配料到出铁之间各消费经过的冶炼数学模型，提供全套炉况推理规那么及规那么组合，高炉异常情况推理机等。依该高炉目前的情况为根底，应用这套系统后可将燃料比下降至500公斤/吨铁以下。 济钢31750m3高炉工程的自动化系统无论从投产后运行的顺利程度还是从消费状态的稳定性来看，都到达了国际先进程度，产业化和推广应用的前景广阔。