鸿飞达自动化是您最可信赖的进口工业控制产品供应商---充足的库存---正品的保证---最好的价格---完善的售后
公司名称：福州鸿飞达自动化科技有限公司
主营品牌：Allen-Bradley、ABB、SIEMENS、Fanuc、Rexroth、Schneider、SEW、Honeywell、YASKAWA
主营产品：DCS系统卡件、各类进口机器人备件、伺服控制器、电源模块等
联系人：小游（销售工程师）
Tel：0591-83537860
Fax：0591-88263940
Phone：18344921898
产品描述：现货/订货 货期短 产品图片 产品价格 仅供参考

施耐德电气Quantum PLC在炼铁生产中的应用
1  引言

450m3高炉工程主要包括高炉本体、3座内燃式热风炉、8箱体干法除尘三部分。利用系数3.0，年产生铁48万吨。从综合性价比方面考虑，自控系统选用了施耐德公司的quantum plc。

2  工艺控制系统分析

2.1 高炉本体

炼铁是在高炉内进行还原反应过程。烧结矿、杂矿、焦炭从炉顶装入炉内，从鼓风机来的冷风经热风炉后，形成热风从高炉风口鼓入，随着焦炭燃烧，产生热煤气流由下而上运动，互相接触，进行热交换，逐步还原，最后到炉子下部，还原成生铁，同时形成炉渣。积聚在炉缸的铁水和炉渣分别由出铁口和出渣口放出。主要控制内容有：

（1）炉顶压力自动调节：保持高炉炉顶压力的稳定是高炉生产操作的一项首要工作。稳定炉顶压力能起到稳定煤气流，促进高炉顺行的作用。因此，在操作中要及时调整顶压调节阀阀位，使其能将顶压调稳，避免顶压上下尖峰波动，从而避免炉况波动。450m3高炉的炉顶压力一般稳定在90±5 kpa。

（2）混风温度自动调节：通过自动调节混风阀开度将适当配比的冷风掺入热风管道中，控制送往高炉热风围管的热风温度在1200±20℃内。28个风口将热风送入高炉内。

2.2 热风炉

热风炉是燃烧蓄热的热交换装置，分内燃式、外燃式和顶燃式3种。热风炉的燃烧室内燃烧一定配比的高炉煤气和焦炉煤气，高温气体通过格子砖并使之蓄热，当拱顶温度达到工艺要求后，热风炉就转为送风状态，此时冷风经格子砖加热后通过热风围管送入高炉。一般情况下3座热风炉交替进行燃烧和送风作业。当一座热风炉送风一段时间，输出的热风不能满足所需温度时就需换炉而转为燃烧状态，另一座燃烧好的热风炉开始送风。因此每座热风炉在运转过程中都有3种状态：燃烧期、送风期和休止期。主要控制内容有：

（1）废气温度与煤气支管流量的串级控制：废气温度与煤气支管流量组成串级调节回路，废气温度调节器的输出作为煤气支管流量调节器的外给定值。

（2）煤气支管流量与冷风支管流量的比值控制：煤气支管流量与助燃风支管流量组成配比调节回路，以煤气支管流量作为比值器的输入，比值器的输出作为助燃风支管流量调节器的外给定值。

（3）热风炉换炉自动控制：热风炉有三种工作状态：燃烧、送风和休止，三种状态按生产要求可相互切换。与燃烧相关的切断阀门有：煤气阀、助燃空气阀、燃烧阀、均压阀、废气阀和烟道阀，与送风相关的切断阀门有：冷风阀和热风阀。热风炉换炉自动控制中各阀要按规定顺序动作，并有联锁。特别要注意的是各燃烧阀未全部关闭时，不能开启与送风有关的各阀；各送风阀未全部关闭时，不能开启与燃烧有关的各阀。这是热风炉安全运行最基本的条件。

2.3 干法除尘

脉冲反吹控制系统共有8个布袋除尘箱，每个箱体10个24vdc脉冲阀，脉冲阀的操作有两种方式，程序上均可设定 (定压差操作：脉冲阀按荒、净煤气总管差压值（2.5～4kpa）启动，称为定压差操作；定时操作：按时间操作，定时操作时间可调，从连续反吹到数小时反吹) 。全部操作由plc自动控制完成，每个箱体依次进行，在自动运转中，除人工选择的箱体外，其他箱体依次完成自动反吹-过滤操作。主要控制内容有：

（1）定差压氮气反吹控制

（2）定时间氮气反吹控制

2.4 高炉上料

本高炉采用大小料钟炉顶模式，主要设备有均压阀、放散阀、料流调节阀、柱塞阀、a角、b角等。可采用单环、多环、定点、扇布等多种布料方式，且各种方式可交替采用，操作人员按照设定的布料周期表作业。料面采用探尺控制，分为点动检测和连续检测方式。探尺的下降和提升由变频电机控制。当检测到料线低于某一设定值时，自动提升探尺，炉顶装料设备动作，向炉内装料，同时槽下和上料开始动作。料灌均压放散后，接收下一批炉料。槽下系统包括烧结矿、焦炭、杂矿料仓，主要设备有给料器、振动筛、排出阀门、转换溜槽、胶带运输机等。按照装料制度各设备连锁动作，将原料送往炉顶。主要控制内容有：

（1）高炉装料程序控制

（2）原料控制

（3）原料的称量补偿

（4）炉顶布料程序控制和炉顶顺序控制

（5）料线检测和探尺控制

（6）炉顶均排压控制

2.5 对plc的功能要求

系统稳定可靠，抗干扰能力强，适应复杂的工业现场要求；软件功能丰富，灵活方便，减少技术人员的二次开发；系统实时性和响应速度满足生产要求，通讯速率可达100mb/s；对调节系统的品质有保证；具有完善的在线自诊断功能；系统可维护性强，可操作性强，处理故障简便快捷；具有很好的开放性和扩展性，有安全保护措施。

3  工艺控制系统设计

3.1 硬件组成（表1）

3.2 软件组成

WINOOWs2000 professional+sp4、concept v2.5、ifix3.5中文版。

3.3 网络结构（图1）

图1  网络结构

4  问题解决案例

4.1 系统状态监视

与其它生产商的plc设备相比，quantum plc的系统诊断功能十分有用，可以方便用户远程对系统健康状况进行监视。在联机状态下，打开ie浏览器，在地址栏输入plc的ip地址，可以查看plc的硬件信息。采用iec编程，通过riostat,diostat,plcstat等功能块分别将相应的系统状态字导入对应4x寄存器，根据4x寄存器相应位状态即可判断系统健康状况。

4.2 plc之间通讯

quantum以太网模板140noe

77100通过以下三种方式实现数据交换：（1）通讯功能块：mstr,cread-reg,cwrite-reg指令。（2）b data.(3)、i/o scanner。

本工程采用了（3）i/o scanner的通讯方式，在三套plc之间互传数据。

高炉仪控与高炉上料之间传输的数据有：角、角、角、布料圈数、左右探尺、左右均压阀开关极限、左右放散阀开关极限、上下密封阀开关极限、布料流槽极限、炉顶压力、透气性指数等。

高炉仪控与热风炉之间传输的数据有：冷风压力、热风压力、冷风温度、冷风流量、助燃风压力、助燃风流量、冷却水压力、冷却水温度、拱顶温度、废气温度等（图2）。

图2中，192.168.0.13是高炉上料plc的cpu的ip地址，192.168.0.11是热风炉干法除尘plc的cpu的ip地址，192.168.0.12是高炉仪控plc的cpu的ip地址。

图2  高炉仪控与热风炉之间传输数据

4.3 流量处理

在concept中，对流量的处理非常方便，高度集成化的功能块大大简化了用户的编程。如mflow功能块用来进行流量处理，totalizer用来对流量进行累积计算。在mflow功能块中，可以使能温度、压力的补偿，使能开方功能，设置流量系数等；在totalizer功能块中，可以切除小信号、设置累积值的阀值、溢出复位、设置跟踪等。

4.4 pid功能实现

在concept中，有关pid调节的功能块有pi、pi_b、pi1、pid、pid_p、pid1、pidff、pidp1、pip、ppi等近十种，丰富多样灵活的功能支持各种复杂的工业生产应用。本工程中，炉顶压力调节、混风温度调节、煤气支管流量调节、助燃空气流量调节等采用了pidff功能块。pidff功能块可以完成正反作用切换，p、i、d的使能与参数设置，手自动切换，输出嵌位与偏置、死区设置、响应速率、状态信息检测等功能（图3）。

图3  pid调节功能块

4.5 关于温度异常显示问题

在工程建设初期，由于正值严冬季节，室内温度在零度以下，调试中出现了140ari03010模块接入点温度异常现实问题。原因在于当温度低于零度时，对应的3x寄存器将数据的最高位置为1，其它位不变，而不是以对应正数的补码形式表示，因此无论以什么数据类型显示3x寄存器均会出现负数显示异常的问题。解决办法是判断3x寄存器的最高位是否为1，若为1则将3x寄存器减去32767即可。也可通过i_phys功能模块转换后再显示。

4.6 方便的变量编辑功能

在本工程中，三套plc各类变量合计约1万点。通过功能强大的excel将变量表编辑后导入到concept中，可以节省大量时间，重要的是可以实现多人作业。具体方法如下：

“concept”-“file”-“expo

-rt”-“variables：text delimited”；选中user defined“；”并输入导出文件名，如gaolu.txt；打开“excel”-“file”-“打开”-选择类型为“文本文件”，并选择gaolu.txt；在随后的界面中分别选中“分隔符号”和“分号”，然后在excel电子表格中输入concept变量，保存为gaolu.txt文件；执行“concept”-“file”-“import”-将gaolu.txt导入。

4.7 concept与ifix的通讯

ifix工控组态软件是由美国inbl

-ution公司开发的基于WINOOWs95&

-nt的大型应用软件,它集控制技术、人机界面技术、图形技术、数据库技术、网络技术于一身,包含动态显示、报警、趋势、控制策略、控制网络通信等组件,提供一个友好的用户界面,使用户在不需要编写代码的情况下便可生成自己需要的应用软件。ifix软件通过i/o驱动器软件接口同plc进行数据交换。inblution提供多种i/o驱动器，支持通用和特殊的i/o设备。

本工程中，concept与ifix的通讯采用了mbe驱动方式：通过标准以太网卡连接 modicon 以太网通讯模块。在ifix的i/o驱动中，需要定义与之通讯的plc的ip地址，读写的0x,1x,3x,4x区段。在ifix数据库中，定义每一个tag的取值地址，如热风温度te2003a的地址是d2:300001。

高炉生产监控画面如图4所示。

图4  高炉生产监控画面

5  结束语

（1）quantum plc带来的经济效益：稳定可靠的自控系统为高炉多出铁、出好铁提供了良好的保障，据此测算年产生经济效益＝450m3(高炉容积)x3.0(利用系数)x300(年正常生产天数)x100(元/吨铁)x10%(自动化plc所占比例)=405(万元)。

（2）quantum plc模板的带电插拔功能为快速地在线处理故障带来了极大方便，它缩短了故障处理时间，减少了对炼铁生产的影响。

（3）plc的热备功能可以保证一套plc停机时另一套无扰动瞬间切换，提高整体系统的运行稳定性，而且使用方便，无需编程。

（4）开放的工业以太网协议为接入erp系统的过程管理层提供了便利条件。

（5）quantum plc优异的性能、方便的模板接线、功能丰富的指示灯、在线故障诊断功能等特性明显地减少了自控人员的维护工作量，深受技术人员的好评。

MDF60A0015-5A3-4-0T

MDF60A0015-5A3-4-0T GEB

MDF60A0040-5A3-4-00 GEB

MDF60A0055-5A3-4-00

MDF60A0220-503-4-00 22,0kW

MDF60A0450-503-4-00

MDR60A0750-503-00

MDR60A0750-503-01 变频器

MDS 60A0015-5A3-4-00

MDS60A0015-5A3-4-00 Nr

MDS60A0550-503-4-00

MDV60A0015-5A3-4-00

MDV60A0015-5A3-4-00 1,5kW

MDV60A0015-5A3-4-0T

MDV60A0015-5A3-4-0T 1,5kW

MDV60A0022-5A3-4-00 2,2kW

MDV60A0022-5A3-4-0T

MDV60A0030-5A3-4-00

MDV60A0030-5A3-4-00 3,0kW

MDV60A0040-5A3-4-0T

MDV60A0040-5A3-4-0T 4,0 KW

MDV60A0055-5A3-4-00

MDV60A0055-5A3-4-0T

MDV60A0055-5A3-4-0T 5,5 KW

MDV60A0075-5A3-4-00 7,5

MDV60A0075-5A3-4-00 8264872

MDV60A0150-503-4-0T 变频器

MDV60A0220-503-4-00 变频器

MDV60A0300-503-4-00 30,0kW

MDV60A0300-503-4-00 41,kVA 30kW

MDV60A030-5A3-4-0T

Dynapar HA625-10240C41 NSFP HA62510240C41

Dynapar HA625-1200-0-004 USPP HA62512000004

Dynapar HA625-1200-0241

Dynapar HA62512000340

Dynapar HA62512500341《福州鸿飞达科技工控优质发源地》

Dynapar HA625-1500-0000

Dynapar HA6251500061018

Dynapar HA625-150-061018

Dynapar HA625-1800110T51 NSPP HA6251800110T51

Dynapar HA6251800110TS

Dynapar HA625-2000-0331 HA62520000331

Dynapar HA62520000335

Dynapar HA6252048054A

Dynapar HA62520481021

Dynapar HA62525000000

Dynapar HA625-2500-0010

Dynapar HA62525000101

Dynapar HA62525006341《福州鸿飞达科技工控优质发源地》

Dynapar HA625-2540-001037 NSFP HA6252540001037

Dynapar HA62525400011

Dynapar HA62525400031

Dynapar HA62525400101

Dynapar HA725100000201

Dynapar HA725100000241

Dynapar HAND HT100

Dynapar HC52536000243

Dynapar HC52536000331PS

Dynapar HC52536000341

Dynapar HC52536000A30

Dynapar HC52550000041

Dynapar HC62536000015《福州鸿飞达科技工控优质发源地》

Dynapar HC62536000101

Dynapar HC62536000341

Dynapar HC62536006003 USPP HC62536006003

Dynapar HC62536006015 NSFP HC62536006015

Dynapar HC6254096034A

Dynapar HC62540960631

Dynapar HC62550000001

Dynapar HC62550000100

Dynapar HC62550000101 NSPP HC62550000101

Dynapar HC62550000241

Dynapar HC62550000330

Dynapar HC62550000341