摘 要：本文詳細介紹了淄博宏達鐵廠3#、4#507m3高爐的上料系統、礦槽系統、熱風爐系統、高爐本體、煤氣凈化、綜合水泵房全套自動化系統，著重敘述GE Fanuc PACSystems RX7i PLC在實現高爐自動化中的解決方案和全面質量控制方法。
Abstract ：This application introduced the automation controlling system of hoist system for blast furnace,collecting material system, hot-air furnace, blast-furnace stack，coal gas collecting device, integrated bump device. Emphasize to introduce how to use GE Fanuc PACSystems RX7i in blast furnace solution and total quality control.
關鍵詞：GE Fanuc PACSystems RX7i; 卷揚系統；三電一體化；全面質量控制
Keyword: GE Fanuc PACSystems RX7i；hoist system；Integrated 3-electric-control；TQC
1項目概述
淄博宏達鐵廠隸屬于淄博宏達南金兆集團公司。3#、4#507高爐是該鐵廠煉鐵項目的二期工程，這兩座高爐投產后，宏達鐵廠將達到300萬噸的年產量。對當地的經濟將帶來很大的影響，具有深遠的社會意義。
2系統設計特點：
2.1、采用三電（EIC）一體化控制，系統采用集散型 PLC實現分布式網絡控制，確保系統運行穩定可靠，實現儀表、電氣及自動控制系統的集成控制。；
2.2、PLC之間的通訊采用高效的光纖環網；上位機、PLC之間的通訊采用工業以太網結構，PLC與變頻器之間的通訊采用直連的方式，確保系統具有良好的穩定性、可靠性、開放性、高效性；
2.3、在完成基礎級自動化的基礎上，統一規劃二級網絡結構，預留與MES系統的通訊接口。同時在二級系統上實現初步的管理調度功能和初步的資源規劃。
3系統概述：
3.1、淄博宏達鋼鐵有限公司2×507m3高爐PLC系統由10套單獨PLC構成，按工藝流程分：3#、4#高爐本體系統，稱為PLC31控制系統、PLC41控制系統（本體系統）；3#、4#高爐槽下設備稱重與爐頂設備控制系統稱為PLC32系統、PLC42系統（爐頂上料系統）；3#、4#高爐熱風爐數據采集與閥門控制系統稱為PLC33系統、PLC43系統（熱風爐系統）；煤氣凈化系統稱為PLC5系統（3#、4#高爐共用此系統）、綜合泵房系統稱為PLC6系統（3#、4#高爐共用此系統）。所有PLC控制系統通過光纖環網連接在一起。
4控制功能概述
4.1 高爐本體控制部分
4.1.1 實現高爐本體溫度、流量、冷卻水壓力等檢測數據的報警功能
例如：溫度報警，在檢測超過某一設定值時，進行判斷并進行報警功能，如在監控畫面閃爍或變色。爐身溫度報警示意圖：

4.1.2 實現高爐爐頂壓力的手動/自動調節功能


4.1.3 實現本體參數的實時顯示、歷史記錄、存檔
對一些高爐重要數據實時采集，顯示，并且根據用戶的需要進行存檔，并可生成趨勢記錄和參數報表。
4.2 高爐槽下上料部分
4.2.1槽下配料功能
高爐槽下設左右兩側各4個燒結礦石稱量斗和4個燒結礦倉，右側還有兩個雜礦倉和1個雜礦稱量斗，8個燒結礦倉下都有振動篩，篩落小的礦石顆粒，把成品礦下到各自下面的稱量斗里，兩個雜礦倉下都有振動給料機，兩個雜礦倉的礦石經振動給料機下到公用雜礦斗中。兩側的9個礦石稱量斗的礦石經過稱量后，用膠帶機運送經翻板選擇到料坑中的左右2個大的礦石中間斗中。8個燒結礦篩篩除的小礦石顆粒經過碎礦皮帶運送到碎礦倉，經汽車運送走。
焦炭設左右兩個焦倉，倉下裝有振動篩，焦炭經篩分后，篩除小的焦炭顆粒，合格的塊焦，分別直接進入料坑內的左右焦炭稱量斗，篩出的小碎焦顆粒通過碎焦皮帶機系統送入碎焦倉貯存，等待外運。
槽下控制能夠根據料單內容實現振篩、給料機、斗閘門、翻板、皮帶等的完全自動化邏輯控制。并根據槽下料單的填寫內容實現自動稱量補償等計算累計功能：
開放式槽下料單設定；
槽下振篩的自動啟停控制；
槽下稱量斗的稱量和排料控制；
槽下翻板皮帶中間斗的運轉控制；
4.2.2主卷上料功能:
根據槽下和爐頂程序無縫鏈接實現對料車的上行下行的自動控制，并能夠進行完全手動操作，能夠對松繩、過卷等故障做出緊急反應，保障料車的安全運行。
其主要實現的功能如下：
料車機旁/集中/計算機操作
料車的行走曲線控制
卷揚系統故障保護系統
高爐爐頂自動布料
高爐爐頂探尺運轉控制
高爐料罐自動裝料過程
開放式高爐爐頂料單
4.3熱風爐系統
PLC控制系統主要是實現三座熱風爐的燃燒、燜爐、送風等三個狀態的轉換，以及實現三座熱風爐狀態轉換時的相互聯鎖。保障熱風爐的送風溫度和風量，促進高爐煉鐵的順利進行。
4.3.1閥門控制關系及聯鎖
熱風爐的工作狀態有燃燒、燜爐、送風三種狀態，狀態的轉換靠控制各閥門的動作，其受控閥門及三種狀態對應的閥門狀態符合工藝要求。
4.3.2工作制度
熱風爐有以下三種工作制：兩燒一送，兩送一燒，一燒一送，詳見下圖。

兩燒一送工作制


兩送一燒工作制


一送一燒工作制


Ⅹ－－-送風 Ο－－-燃燒 空格－－-燜爐
兩燒一送及兩送一燒工作制為熱風爐正常工作制，這種工作制換爐次數少， 從而風量及風溫穩定；一燒一送工作制為非正常工作制，換爐頻繁，容易造成風量及風溫波動，實際生產中應盡量采用正常工作制。無論是正常工作制或非正常工作制在發出送風換爐時，操作上必須先將燃燒的熱風爐轉送風后，才能將送風的熱風爐轉燃燒。注:送風與燃燒之間的轉換均須先轉燜爐。
一般采取兩燒一送的模式。
4.3.3綜合功能
實現三座熱風爐的相互聯鎖，促進高爐的穩定生產，主要是冷風聯鎖功能。并通過工藝參數的設定，保障熱風爐燃燒制度的實現。
實現熱風爐狀態轉換的閥門聯鎖和自動開關，達到能夠實現計算機手動/半自動換爐的目的，在設備條件、工藝調件達到要求的時候能夠實現自動換爐。
對煤氣總管壓力調節閥、空氣總管壓力調節閥、煤氣支管調節閥、空氣支管調節閥能夠進行計算機手動操作，在設備條件達到的情況下，能夠進行自動調節。
對一些重要的參數實現報警功能。比如煤氣總管壓力、空氣總管壓力、拱頂溫度、煙道溫度等。對拱頂溫度、煙道溫度、煤氣總管壓力、空氣總管壓力等重要參數有實時和歷史的趨勢顯示，并實現重要參數的報表打印。
4.4 全面質量控制
全面質量管理的首要目標是滿足客戶的要求，最好的不一定是最適合的。為實現這一過程，我們以不斷的優化和更改高爐控制過程為基本方法，充分協調包括設備、人員、材料在內的各種資源，采用整體協調的設計思想來實現這一目標。
5、技術解決方案
5.1、解決方案
根據我公司高爐施工經驗，并結合宏達集團要求擬整套控制系統采用美國GE公司新推出的PAC RX7i系列控制器和高速現場總線以及分布式I/O模塊，技術解決方案如下：
采用美國GE公司PAC RX7i系列CPE010，通過高速現場總線GENIUS總線實現與分布式VersaMax模塊連接。PLC系統I/O余量不小于15% 。以高爐本體為例：見附表一。
5.2、主機架（主站）選型如下：
5.2.1、標準機架：（型號IC698CHS017）17槽，后安裝，支持早期90-70產品，保護用戶
投資；
5.2.2、CPU模塊：（型號IC698CPE010）10M內存，INTEL 賽揚處理器，運行速度300MHZ，100 MHZ內存總線，內建10/100M以太網接口和3個串行接口用于系統診斷；
5.2.3、電源模塊：（型號IC698PSA100），寬電壓適應（90-260V），大容量，具有過壓過
流保護；
5.2.4、機架風扇組件：（型號IC697ACC724）用于機架系統散熱；
5.2.5、后備鋰電池：（型號IC698ACC701）在系統斷電情況下可使用6個月；
5.2.6、智能總線控制器GBC：（型號IC697BEM731）用于和分布式I/O模塊通訊，支持32個從站，通訊距離遠，最大可達2300米，支持冗余總線；
5.3、分布式I/O模塊（從站）選自選型配置如下：
5.3.1、電源模塊：（型號IC200PWR102）具有短路和過載保護，既能做主供電電源，也能作為輔助供電電源；
5.3.2、網絡接口單元：（型號 IC200GBI001）用于從站和主站之間的通訊，支持網絡冗余，端子連接；
5.3.3、模塊底座：（型號IC200CHS022）緊湊式盒式接線端子I/0底座；
5.3.4、通訊模塊底座：（型號IC200CHS006）為現場總線通訊模塊提供機架，底板通訊；
5.3.5、開關量輸入模塊：（型號IC200MDL650/241）32/16點輸入，支持帶電熱插拔，每回路均有LED指示燈，同時還有顯示模塊本身電源狀態和外部電源狀態的指示燈；
5.3.6開關量輸出模塊：（型號IC200MDL742）32點晶體管輸出，支持帶電熱插拔，響應時間短，16點一組，2組隔離；
5.3.7模擬量輸入模塊：（型號IC200ALG230）4點輸入，12位分辨率，支持帶電熱插拔；
5.3.8模擬量輸出模塊：（型號IC200ALG320