450立高炉自动化综合方案概述
日期：2008-3-18 23:41:34 来源：本站整理
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一：控制设备及设计范围
（1）主要控制对象为：
? 框槽配料系统：振筛、称斗、称重、输料皮带、除尘阀门
? 炉顶上料系统：料车卷扬、探尺、布料器、溜槽倾动、料流阀、炉顶液压阀门、炉顶电动阀门、冷风放散阀。
? 热风炉系统：液压阀门、助燃风阀门、煤气和助燃风流量调节阀
? 布袋除尘系统：煤气总管阀门、净煤气荒煤气支管阀门、布袋放散阀、布袋卸灰阀、仓壁振动器、布袋卸灰给料机、布袋系统出灰拉链机、布袋系统出灰斗提机、灰罐卸灰阀及加湿器、布袋吹扫脉冲阀。
? 高炉本体及水系统仪表
（2）高炉自动化系统设计范围：
? 框槽配料系统低压配电、自动控制plc系统配置及软件、称量仪表监测系统
? 炉顶上料系统低压配电、自动控制plc系统配置及软件
? 热风炉系统低压配电、自动控制plc系统配置及软件、仪表检测系统
? 布袋除尘系统低压配电、自动控制plc系统配置及软件、仪表检测系统
? 高炉本体仪表及水泵房仪表检测系统
二：高炉自动化系统设计概述：
高炉电气自动化系统主要是通过PLC自动化控制系统，完成高炉生产的主体设备或系统的自动生产任务，以及生产设备以及生产现场的监控任务。同时为了调试或是检修等目的辅以其它的控制方式。
1：整体控制方案简介
设计有现场就地控制方式和PLC自动控制方式两种。同时对个别需要紧急操作的设备或群组设操作台集中手动操作。
1．1：现场就地方式：
对于主要的生产设备，在设备现场设置就地箱，主要用来设备的调试和后期的维修作用。为简化线路，减少因就地箱带来的后期维修，设计原则以简单为主，兼顾实用性。
考虑到全自动系统只有在某个独立的系统（如布袋系统、热风炉系统、高架系统、配料系统、上料系统）安装完毕后方具备调试条件的要求，从而延后了整体的调试周期。而采用就地方式完全可以单机调试，从而争取了调试时间，为系统的早日投产创造更好的基础。同时，现场控制方式因其直观和方便性，更适合后期的设备维修还检修，可以有效的降低维修时间，提高设备的运转率，能为高炉的高效生产奠定良好的基础。
针对现场就地箱的设计目的，在设计中采用最简电路和原理，采用最少器件的原则，从而可以有效的降低因就地箱带来的后期维护。
另外，设计中对不必进行集中控制的生产辅助设备仅采用就地控制。比如粉料仓的卸灰阀（或闸门）、加湿器等设备。
1．2：PLC自动控制方式：
此方式为生产方式，现场设备根据PLC内部逻辑程序的控制自动完成生产工作。操作人员可以在电脑显示屏上对生产进行控制、设置以及观察设备的运行状态。
1．3：操作台集中手动操作：
对生产设备中如：布袋方散阀、布袋系统总管阀门、重力除尘放散阀、热风炉助燃风总管管道阀门、炉顶放散阀设计成操作台集中手动操作。一方面以上设备或是不需要经常的操作，或是需要脱离PLC后依然能够收到工长的控制。
2：自动化系统的网络结构及硬件配置
2．1：系统硬件选型及方案
本着先进、可靠的原则，进行各种方案分析评价、对比，决定选用西门子自动化平台。整个系统共分3个子系统，6个上位监控站，3套可编程控制器。
考虑实际控制性能和综合成本，为获得更好的性价比，系统采用ET200M分布式控制系统。设计采用3台S7-414/412系统作为主站，通过ET200M外挂现场控制从站，从站采用S7300系统模块。各主站统一设置在高炉主控室内，每个系统中各个从站分别放置在相应的子系统控制室。主从站之间采用网线连接，从而减少了布线故障和干扰。同时输入输出模块预留10~20冗余。
编程软件采用SETP7，为控制系统编程提供专门的多语言开发环境。具有生成标准导出功能块库或DFB库能力的编程器，它们能够在应用程序内重复调用。（自动化系统配置依系统大小进行相应调整）
监控软件采用扩展性、灵活性极强的WIN CC6.0系统。实现对生产过程的全面监控，并且可以对重要参数形成历史记录，以报表或曲线的形式显示给操作人员。
2．2：系统硬件配置:
高炉计算机控制系统所有PLC设备选用西门子自动化平台，每套PLC系统通过插在主底板上TCP/IP Ethernet模块连接在100M快速局域网上；上位监控机采用集中式设计，采用快速100M以太网。上位监视系统由5操作站、1台工程师站组成以太网。
工程师站：该站设置于高炉主控室，内含高炉系统全部的控制程序和监控画面，可完成对所有设备的控制。
控制站：现场控制站计算机系统选用西门子的PLC产品。根据高炉生产系统的特点和作用以及PLC硬件本身的容量、控制室的分布，高炉自动化系统设计由三各系统构成：热风布袋系统、高炉仪表监控系统、高炉上料系统。其中每个系统设两到三台上位监控微机；采用一个s7400的CPU，系统中的每个子系统采用ET200M分布式远程I/O结构与s7400 CPU相连接。
2．3：各子系统硬件配置
2．3．1：热风布袋系统
主要完成热风炉、布袋除尘系统的自动控制。监控上位机两台，PLC采用一台s7412 CPU，下设五个ET200M分布式远程I/O。
其中热风炉设两个ET200M分布式远程I/O，分别完成热风炉烧炉、闷炉、送风电气自动控制、热风炉仪表自动控制。
布袋净化系统设三个ET200M分布式远程I/O，分别完成布袋煤气净化电气自动化控制、布袋脉冲除尘及下灰电气自动化控制、布袋仪表自动化系统。
2．3．2：高炉仪表监控系统
主要完成高炉个热工仪表点的监测，如炉内压力、温度、循环水压力温度、氮气压力流量、热风压力流量，以及炉顶压力的控制等工作。监控上位机两台（其中一台兼作工程师站），PLC采用一台s7412 CPU，下设两个ET200M分布式远程I/O。
2．3．3：高炉上料系统
主要完成高架供料、框槽配料、炉顶上料的自动化控制。监控上位机三台（根据高架是否采用自动控制选择），PLC采用一台s7414 CPU，下设六个ET200M分布式远程I/O。
其中高架供料系统设两个ET200M分布式远程I/O，分别完成高架供料的料仓补料的自动控制（根据用户选用）、高架上料除尘系统阀门（根据用户选用）自动控制。
框槽设两个ET200M分布式远程I/O，控制完成框槽振料自动控制、框槽配料和运料自动控制、除尘阀门自动控制。
炉顶上料系统设两个ET200M分布式远程I/O，完成料车上料控制及保护、探尺料面探测控制、布料控制（料流阀、倾动、旋转布料器）等工作。
2．4：网络结构
3：计算机系统功能
3．1计算机控制功能
3．1．1：高炉本体控制功能
实现数据采集、炉顶压力减压阀组调节阀控制、混风温度调节控制、炉顶料钟自动控制、氧气总管流量调节控制、画面显示操作、实时趋势、历史趋势、报警记录和报表打印等功能。
3．1．2：槽下控制功能
实现对矿石、球团、烧结、焦炭等入炉原料的自动称量，并完成称量误差的自动补偿；实现槽下14个仓、14个称量斗、2条成品带、2条碎矿皮带、14台振动筛的自动控制，以及自动备料和放料。可对设备的运行进行手/自动切换和强制动作，并进行料单更改；对装料超时、放料超时等情况进行报警。
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
（1）主要控制对象为：
plcjs.技.术_网
? 框槽配料系统：振筛、称斗、称重、输料皮带、除尘阀门
WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
? 炉顶上料系统：料车卷扬、探尺、布料器、溜槽倾动、料流阀、炉顶液压阀门、炉顶电动阀门、冷风放散阀。
WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
? 热风炉系统：液压阀门、助燃风阀门、煤气和助燃风流量调节阀
P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
? 布袋除尘系统：煤气总管阀门、净煤气荒煤气支管阀门、布袋放散阀、布袋卸灰阀、仓壁振动器、布袋卸灰给料机、布袋系统出灰拉链机、布袋系统出灰斗提机、灰罐卸灰阀及加湿器、布袋吹扫脉冲阀。
WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
? 高炉本体及水系统仪表
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
（2）高炉自动化系统设计范围：
WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
? 框槽配料系统低压配电、自动控制plc系统配置及软件、称量仪表监测系统
P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
? 炉顶上料系统低压配电、自动控制plc系统配置及软件
P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
? 热风炉系统低压配电、自动控制plc系统配置及软件、仪表检测系统
WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
? 布袋除尘系统低压配电、自动控制plc系统配置及软件、仪表检测系统
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
? 高炉本体仪表及水泵房仪表检测系统
P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
二：高炉自动化系统设计概述：
WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
高炉电气自动化系统主要是通过PLC自动化控制系统，完成高炉生产的主体设备或系统的自动生产任务，以及生产设备以及生产现场的监控任务。同时为了调试或是检修等目的辅以其它的控制方式。
P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
1：整体控制方案简介
WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
设计有现场就地控制方式和PLC自动控制方式两种。同时对个别需要紧急操作的设备或群组设操作台集中手动操作。
WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
1．1：现场就地方式：
WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
对于主要的生产设备，在设备现场设置就地箱，主要用来设备的调试和后期的维修作用。为简化线路，减少因就地箱带来的后期维修，设计原则以简单为主，兼顾实用性。
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考虑到全自动系统只有在某个独立的系统（如布袋系统、热风炉系统、高架系统、配料系统、上料系统）安装完毕后方具备调试条件的要求，从而延后了整体的调试周期。而采用就地方式完全可以单机调试，从而争取了调试时间，为系统的早日投产创造更好的基础。同时，现场控制方式因其直观和方便性，更适合后期的设备维修还检修，可以有效的降低维修时间，提高设备的运转率，能为高炉的高效生产奠定良好的基础。
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针对现场就地箱的设计目的，在设计中采用最简电路和原理，采用最少器件的原则，从而可以有效的降低因就地箱带来的后期维护。
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另外，设计中对不必进行集中控制的生产辅助设备仅采用就地控制。比如粉料仓的卸灰阀（或闸门）、加湿器等设备。
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1．2：PLC自动控制方式：
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此方式为生产方式，现场设备根据PLC内部逻辑程序的控制自动完成生产工作。操作人员可以在电脑显示屏上对生产进行控制、设置以及观察设备的运行状态。
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1．3：操作台集中手动操作：
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
对生产设备中如：布袋方散阀、布袋系统总管阀门、重力除尘放散阀、热风炉助燃风总管管道阀门、炉顶放散阀设计成操作台集中手动操作。一方面以上设备或是不需要经常的操作，或是需要脱离PLC后依然能够收到工长的控制。
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2：自动化系统的网络结构及硬件配置
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2．1：系统硬件选型及方案
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本着先进、可靠的原则，进行各种方案分析评价、对比，决定选用西门子自动化平台。整个系统共分3个子系统，6个上位监控站，3套可编程控制器。
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考虑实际控制性能和综合成本，为获得更好的性价比，系统采用ET200M分布式控制系统。设计采用3台S7-414/412系统作为主站，通过ET200M外挂现场控制从站，从站采用S7300系统模块。各主站统一设置在高炉主控室内，每个系统中各个从站分别放置在相应的子系统控制室。主从站之间采用网线连接，从而减少了布线故障和干扰。同时输入输出模块预留10~20冗余。
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编程软件采用SETP7，为控制系统编程提供专门的多语言开发环境。具有生成标准导出功能块库或DFB库能力的编程器，它们能够在应用程序内重复调用。（自动化系统配置依系统大小进行相应调整）
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监控软件采用扩展性、灵活性极强的WIN CC6.0系统。实现对生产过程的全面监控，并且可以对重要参数形成历史记录，以报表或曲线的形式显示给操作人员。
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2．2：系统硬件配置:
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高炉计算机控制系统所有PLC设备选用西门子自动化平台，每套PLC系统通过插在主底板上TCP/IP Ethernet模块连接在100M快速局域网上；上位监控机采用集中式设计，采用快速100M以太网。上位监视系统由5操作站、1台工程师站组成以太网。
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工程师站：该站设置于高炉主控室，内含高炉系统全部的控制程序和监控画面，可完成对所有设备的控制。
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控制站：现场控制站计算机系统选用西门子的PLC产品。根据高炉生产系统的特点和作用以及PLC硬件本身的容量、控制室的分布，高炉自动化系统设计由三各系统构成：热风布袋系统、高炉仪表监控系统、高炉上料系统。其中每个系统设两到三台上位监控微机；采用一个s7400的CPU，系统中的每个子系统采用ET200M分布式远程I/O结构与s7400 CPU相连接。
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2．3：各子系统硬件配置
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2．3．1：热风布袋系统
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主要完成热风炉、布袋除尘系统的自动控制。监控上位机两台，PLC采用一台s7412 CPU，下设五个ET200M分布式远程I/O。
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其中热风炉设两个ET200M分布式远程I/O，分别完成热风炉烧炉、闷炉、送风电气自动控制、热风炉仪表自动控制。
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布袋净化系统设三个ET200M分布式远程I/O，分别完成布袋煤气净化电气自动化控制、布袋脉冲除尘及下灰电气自动化控制、布袋仪表自动化系统。
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2．3．2：高炉仪表监控系统
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主要完成高炉个热工仪表点的监测，如炉内压力、温度、循环水压力温度、氮气压力流量、热风压力流量，以及炉顶压力的控制等工作。监控上位机两台（其中一台兼作工程师站），PLC采用一台s7412 CPU，下设两个ET200M分布式远程I/O。
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2．3．3：高炉上料系统
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主要完成高架供料、框槽配料、炉顶上料的自动化控制。监控上位机三台（根据高架是否采用自动控制选择），PLC采用一台s7414 CPU，下设六个ET200M分布式远程I/O。
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其中高架供料系统设两个ET200M分布式远程I/O，分别完成高架供料的料仓补料的自动控制（根据用户选用）、高架上料除尘系统阀门（根据用户选用）自动控制。
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框槽设两个ET200M分布式远程I/O，控制完成框槽振料自动控制、框槽配料和运料自动控制、除尘阀门自动控制。
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炉顶上料系统设两个ET200M分布式远程I/O，完成料车上料控制及保护、探尺料面探测控制、布料控制（料流阀、倾动、旋转布料器）等工作。
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2．4：网络结构
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3：计算机系统功能
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3．1计算机控制功能
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3．1．1：高炉本体控制功能
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实现数据采集、炉顶压力减压阀组调节阀控制、混风温度调节控制、炉顶料钟自动控制、氧气总管流量调节控制、画面显示操作、实时趋势、历史趋势、报警记录和报表打印等功能。
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3．1．2：槽下控制功能
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实现对矿石、球团、烧结、焦炭等入炉原料的自动称量，并完成称量误差的自动补偿；实现槽下14个仓、14个称量斗、2条成品带、2条碎矿皮带、14台振动筛的自动控制，以及自动备料和放料。可对设备的运行进行手/自动切换和强制动作，并进行料单更改；对装料超时、放料超时等情况进行报警。
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