天鐵煉鐵廠3#高爐電氣設備改造

張潔敏（天津天鐵冶金集團有限公司煉鐵廠，河北涉縣056404）

0 引言

我公司3#高爐電氣設備現(xiàn)場總線控制采用老式圖爾克公司的模塊，現(xiàn)在廠家已經(jīng)不生產(chǎn)，面臨著無備件更換的問題，相對于新型總線系統(tǒng)而言，故障率高，穩(wěn)定性不高，存在數(shù)據(jù)傳輸丟包的情況，制約著高爐生產(chǎn)及穩(wěn)定運行。監(jiān)控總圖運行長達十幾年未有更新變化，畫面雜亂，顏色較多，二級對話框較少，不夠簡潔直觀，且操作工一直是鍵盤操作，較為落后，因此對3#高爐電氣設備、監(jiān)控組態(tài)進行系統(tǒng)技術升級改造。

1 技術原理

1.1 BL67工業(yè)總線概述

（1）工作運行環(huán)境溫度范圍-25～70℃，安全防護等級IP7。

（2）BL67總線模塊支持數(shù)字量、模擬量、溫度、RS232等接口，支持熱插拔技術。

（3）BL67總線底板與傳感器和執(zhí)行器是無源連接，使用獨立連接的底板可實現(xiàn)快速更換總線模塊。

1.2 配置/參數(shù)

總線編址范圍為0～63，網(wǎng)關模塊上有2個旋碼開關，一個為*10，另一個為*1，箭頭指針指向需要設定的數(shù)字，完成設置模塊地址。系統(tǒng)的傳輸速度是同PLC主站的傳輸速度設置相對應的。BL67模塊選擇19200波特率，傳輸速度自動檢測。

3#高爐現(xiàn)場總線全部更換為圖爾克BL67總線模塊，將原來的4通道模塊改為2通道總線，一個DP網(wǎng)關可帶多個模塊，數(shù)字量模擬量均可，模擬量模塊8塊以上時，需要加裝24V模塊，供電使用，否則供電不足時沒有數(shù)據(jù)輸出。

監(jiān)控組態(tài)使用GE公司的Cimplicity 6.1組態(tài)軟件，在原有的基礎上開發(fā)鼠標操作，開關變成按鈕，根據(jù)工藝要求，開關可調(diào)節(jié)為點動操作，原來的閥位狀態(tài)是不可調(diào)節(jié)的，非開即關，停留不到中間位置，通過點擊鼠標能夠?qū)崿F(xiàn)閥位一點一點的動作，調(diào)節(jié)更加準確，提高了設備的精度。趨勢圖中添加Y軸坐標，每一條曲線對應一個Y軸坐標，將起始點設定為不同的數(shù)值，曲線變化的趨勢更加明了。

2 總線結(jié)構(gòu)及注意事項

2.1 高爐總線結(jié)構(gòu)

3#高爐系統(tǒng)的關鍵在于PLC主機入口處存在瓶頸現(xiàn)象。由于高爐現(xiàn)場設備眾多，且分布比較分散，數(shù)字量模擬量信號進入PLC后，必須經(jīng)過模擬/數(shù)字，數(shù)字/模擬相互的轉(zhuǎn)換，造成信號精確度有所降低，以至于PLC的循環(huán)掃描周期加長，不利于PLC抽出空閑時間來進行程序優(yōu)化工作，導致整個系統(tǒng)性能下降，嚴重影響到高爐各種信號的實時性傳輸，從而可能會影響到整個高爐電氣自動化控制系統(tǒng)的整體的穩(wěn)定性、可靠性。高爐現(xiàn)場的總線布置圖見圖1。

以上每層平臺都有自己獨立的總線控制系統(tǒng)，總線一進一出呈總線型拓撲結(jié)構(gòu)，以終端電阻為終點，形成環(huán)路，PLC總線模板采集現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)反饋給CPU進行處理及控制。

2.2 總線檢修注意事項

（1）查看BL67總線設備狀態(tài)是否正常。電源燈總線燈綠色表示正常，紅色則為故障，診斷燈閃爍表示存在端子未接線無設備連接，不影響總線系統(tǒng)。

（2）總線頭里的接線是否有短接或斷開、屏蔽未接等現(xiàn)象。在現(xiàn)場檢修過程中，如果設備正常運轉(zhuǎn)，但網(wǎng)關指示燈上有的為紅燈，則需要先打開總線頭，查看線路是否正常，有無斷開、屏蔽線斷等現(xiàn)象，接線柱出線是否牢固是否正確。

（3）模板與底座是否接觸完好。BL67總線模板的網(wǎng)關帶底座，其他模板一個接一個往上插入，若接觸不好，未插到底部，則找不到設備，指示燈也為紅燈。

（4）定期檢查設備是否牢固，有松動現(xiàn)象。底板固定要牢固，螺絲定期緊固。

圖1 高爐總線分布圖

（5）終端電阻插要插到最后一站，即地址最大的站。如果是編碼器設備，則不需要終端，編碼器可以設置為終端設備，從而形成回路，總線回路正常。

3 組態(tài)監(jiān)控

GE組態(tài)軟件Cimplicity 6.1由美國通用公司開發(fā)，用于快速構(gòu)造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。它是基于微軟Microsoft 32位Windows平臺上運行的，通過可編程控制系統(tǒng)ME軟件對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集處理，組態(tài)根據(jù)ME控制，建立工程，制作動畫顯示、開關按鈕操作等多種方式，提供了大量的圖形庫，Cimplicity 6.1廣泛應用于電氣自動化領域。

3.1 創(chuàng)建工程

打開CIMPLICITY HMI6.1軟件新建工程，輸入自定義的工程名，添加設備，設定與PLC的IP地址相同的地址，進行匹配，其次選擇TCP/IP協(xié)議，也可建立TCP/IP1，供多個設備選用。建點，輸入點的實際地址，可以是單個點，也可以是數(shù)組。數(shù)據(jù)源選系統(tǒng)源等配置信息，數(shù)據(jù)庫中添加數(shù)據(jù)表，設定表屬性，數(shù)據(jù)讀取的時間間隔，數(shù)據(jù)清除的周期等參數(shù)，基本參數(shù)設定完好后保存更新，啟動工程，連接到PLC。工程建立，在工程（Project）里添加設備，制作圖形。制作按鈕，實現(xiàn)點動控制，編寫腳本，鼠標按下則可編程控制系統(tǒng)，該點一直有輸出高電平控制閥位開啟或關閉，隨時可抬起鼠標，高電平變?yōu)榈碗娖剑瑹o輸出，閥位停止開啟或關閉，卷揚系統(tǒng)中高爐下密閥更換時，需要頻繁調(diào)節(jié)位置，鼠標操作實現(xiàn)了點動控制，可停留在任何位置，方便機械設備調(diào)試，設備精度也提高了，改變了原來鍵盤操作只能開或關的問題。CIMPLICITY圖形庫中按鈕顏色的變化只能體現(xiàn)在按鈕的字體上，按鈕本身不能改變顏色，對操作人員來說不夠直觀。針對該問題，我們將同一個按鈕設計成兩種顏色，在可見框中輸入不同的數(shù)值，定義紅色按鈕為停止，即低電平數(shù)值為0，綠色按鈕為高電平，數(shù)值為1，按鈕的事件均為鼠標按下，執(zhí)行對應的腳本，實現(xiàn)按鈕顏色變化控制。

3.2 趨勢圖

在database中創(chuàng)建數(shù)據(jù)表，表中建立數(shù)組點，點屬性要選擇ALL，這樣數(shù)組中的點才能都被定義。例如R1500數(shù)組有20個點，點屬性對話框要點擊全部，左側(cè)對話框出現(xiàn)0-19，表示20個元素都被定義到數(shù)據(jù)表中。趨勢圖點擊定義好的數(shù)據(jù)表，在從數(shù)據(jù)表中選出需要的點，例如上升管溫度東南西北，r1500代表東南，r1501東北，r1502西南，r1503西北，這4個點的溫度正常情況差別不大，曲線存在重合現(xiàn)象，溫度上下1～2℃變化是看不出的，不方便工長進行爐況分析，為此設計了4個Y軸坐標，每一個溫度對應一個Y軸，Y軸坐標的范圍起始點定義為不同的數(shù)值，但是量程一致，這樣就出現(xiàn)4條不同的曲線，沒有交叉，沒有重合，即便數(shù)值相同或相近，反映到趨勢圖中也是不同的曲線，直觀，清楚的反應了溫度變化趨勢，方便工長根據(jù)曲線判斷爐子內(nèi)的情況，更好的控制高爐，提高冶煉水平。

4 結(jié)束語

作為通用型的工具性軟件，組態(tài)監(jiān)控的制作在電氣自動化系統(tǒng)中始終處于“承上啟下”的地位。如果涉及到現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的采集，則會考慮用組態(tài)軟件。正因為如此，組態(tài)軟件幾乎應用于所有的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中。3#高爐電氣設備升級改造，組態(tài)監(jiān)控整合后，投產(chǎn)運行穩(wěn)定，操作簡化，現(xiàn)已逐現(xiàn)步推廣到其他高爐使用。