西门子模块6ES7223-1BF22-0XA8功能介绍
容易造成冷却系统的故障停机而带来无法挽回的损失。昆钢6号高炉净循环冷却系统采用GE—FANUC90—30型PLC实现高炉净循环水冷却的过程自动控制，对进出水压差、**瞬时值及累计值数据采集，各控制泵、阀门、水池水位状态实时监控，自动启/停泵控制以及各种事故状态记录及报警处理。开炉两年多来净环水系统运行稳定、可靠、水质稳定，冷却效果良好。
1系统简介及工艺要求
高炉净循环系统工艺流程如图1所示。
净循环水泵房主要设备有高、中、低压水泵和旁通过滤水泵及相关阀门。高、中、低压水泵从冷水池中抽取水供给高炉各高、中、低压用户及辅助设施使用，经使用后的回水经回水管道自流回热水池，由热水回水泵**至冷却塔，经冷却塔冷却后回到冷水池，又由泵房中各泵送至各用户使用，循环进行而不间断。
为确保安全供水，在槽下山顶上设置一个两格的高位安全水池，每格7 5 0 m3，在高压水突然无故断水情况下，作为备用水源靠高位落差产生水压供给高炉高压水用户及中压水用户，以确保高炉高、中压用水的不间断。
系统设有四台过滤器，其中三台新水过滤器，一台旁通过滤器。因为在循环用水中存在水量损失，在系统运行过程中需补充新水，为确保水质，新水必须经过过滤器过滤后方可进入冷水池，且进水量须与冷水池水位进行联锁。为确保循环水质，设有旁通过滤器，由旁通过滤水泵从冷水池吸水经旁通过滤器过滤后回到冷水池，循环使用。过滤器使用后须定时对其反冲洗，防止过滤器由于泥浆而板结，保证过滤效果。
系统还设有加药间，由三台加药装置分别将防腐剂、防垢剂、杀菌灭藻剂定时由加药管道投加至冷水池。
2 控制系统配置
系统选用GE-FANUC90—30型PLC，这种PLC是系YU90PLC家族中的一员，具有体积小巧，易于安装和配置的特点，且运行稳定可靠，它能提供一种全功能的控制器，具有先进的编程性能，且与系列90PLC家族中其它PLC兼容。系统由一个主机架及六个扩展机架组成，主机架装有电源模块、CPU模块、通讯模块各一块和AI(模拟量输入模块)。扩展机架装有AI、DI(数字量输入模块)、DO(数字量输出)模块。系统配置DI共640个点，DO共224个点，AI共56个点。整个系统结构如图2所示。
(1) 通讯方式：
净环水系统利用一台上位机与P L C进行通讯，实时监控系统设备并控制运行。上位机采用标准以太网网卡，PLC采用IC693CMM321以太网接口卡传输介质为同轴电缆，经AUI接口相连接，配置50Ω终端电阻。协议为TCP/IP网络协议，其拓展性非常好，易于今后与6号高炉总控制系统的连接。
中央处理器CPU(选用IC693CPU372)自带一个15针串行端口，RS一485电气接口，采用SNP协议，可使用编程器与CPU之问直接通讯。
(2)模拟量输入
模拟量输入模板分为两种：一种为电流型4～20mA信号(型号IC693ALG221)，一种为电压型0～lOV信号(型号为IC693ALG220)。电流型主要检测系统压力、**、水池水位等信号。电压型主要检测各台水泵电流及母线相电流、相电压信号。
(3)开关量输入/输出
开关量输入模块(DI)选用IC693MDL645型，主要检测各台水泵运行信号、故障信号、集中信号以及出口电动阀门开、关到位信号等。开关量输出模块(DO)选用IC693MDL940型，主要控制水泵合闸、分闸信号，阀门开、关指令等。
3 PLC控制编程
系统控制方式有自动、集中手动操作、现场操作三种。
·自动方式，由P LC程序按事先设定好的工艺流程和参数，自动地控制各系统设备，不须人工干涉，当工作泵发生故障时，备用泵具有自动投入功能，保证系统不问断供水。
·集中手动方式，由操作人员在操作站C R T画面上对设备进行单台控制，各设备之问保留必要的连锁，仅取消泵与水位之间的连锁。
·现场手动方式，由操作人员在现场机旁箱直接对设备进行不经计算机P LC控制的操作，各台设备之间没有连锁，具有完全优先级。当出现紧急故障情况下，可在机旁进行紧急停机操作，计算机仅负责监测各设备状态及故障点。
PLC控制程序主要由两大模块组成：
(1)泵阀组控制模块
根据泵的性能参数要求，分为两种控制方案，即闭阀启动和开阀启动。
闭阀启动：遵循先启泵，后开阀;先停泵，后关阀。如高、中、低压泵。
开阀启动：遵循先开阀，后启泵;先停泵，后关阀。如热水回水泵。
(2)过滤器控制模块
过滤器阀门运行程序表如表1所示。
·过滤器每过滤8h反洗一次，保证滤料干净不板结，确保过滤效果，水质稳定。
·旁通过滤器在任一台新水过滤器开始反洗时停止工作。过滤器反洗与泥浆池液位联锁(液位小于-2.15m允许反洗)，并与过滤器反洗泥浆泵联锁。
·冷水池水位低于1.3 m时开启任一台新水过滤器补充新水，高于2.2m关闭新水过滤器。
4 上位机控制编程
上位机监控软件采用GE—Fanuc—CimplicityHMI软件编程组态，充分利用了其图形界面实时监控功能、报警处理和数据归档功能。
(1)实时监挠主要完成对所有检测点的监测及控制，包括一些参数的设置及算法实现，操作人员可随时了解各设备的运行状态，又可通过操作界面调节各设备的启/停控制。
(2)报警处理：将P LC送来的数据与上位机设定的数据相比较，根据设定范围作出图象及声音报警，提醒操作人员及时采取应急措施。
(3)趋势预测：可将需要记录的数据以文件的形式保存在磁盘上，可随时通过其内建的趋势画面观测及分析数据，监测系统变化，很好地监控系统运行参数，保证设备运行在佳工况点。
5 结束语
可编程控制器P L C以其开放式的模块化结构，较好的通用性和互换性给系统的使用和维护带来了很大的方便。可编程控制器PLC在昆钢6号高炉净循环水系统中的成功应用，大大减轻泵站工作人员的劳动强度，节省了人力物力，使原来的值班人数从每班三人减少到每班两人。自开炉至今，未发生因事故断水而烧毁高炉风口小套、中套、炉顶齿轮箱等重大设备事故及生产安全事故，有效地保证了设备安全可靠高效运行，**了系统的运行管理水平和系统运行精度，保证了生产的长周期稳定顺行，产生了显著的经济效益。
宝钢4BFL1基础自动化级控制系统采用了日本Yaskawa公司和Yokogawa公司提供的三电一体化新系统，主要完成电气逻辑控制和仪表调节控制。在双重化的V—NET网上有4台电气控制的CP-317可编程逻辑控制器(PLC)、5台仪表控制的Centum-CS3000的控制站(FCS)和2台工程师站及7台CP5800人机接口(HMI)，其中PLC3和FCS5应用于喷煤制粉系统控制。图l所示为高炉基础自动化控制系统框图。
1 制粉工艺
制粉系统由原煤仓、给煤机、磨煤机、烟气升温炉、引风机、排风机、袋式收粉器等组成。原煤由供煤皮带送人三个原煤仓，经过原煤仓出口阀进人给煤机，再经落煤管进入磨煤机，经干燥和碾磨，合格的煤粉由输送管送人袋式收粉器，将气粉混合物中的煤粉收集下来进入振动筛，除去杂物，经落粉管进入煤粉仓。烟气升温炉燃烧高炉煤气和焦炉煤气，产生l000℃左右的烟气，与经引风机抽引进入的高炉热风炉废气(160～280℃)混合成200～290℃的干燥气。袋式收粉器排出的烟气由主排风机抽引并经烟囱排人大气。图2所示为制粉工艺流程图。
2 PLC系统
PLC采用日本安川电机公司的CP-317，CP-317硬件采用了cPU双重化结构，同一个机架中
的2个CPU，一个为在线运行，一个为热备。V-NET采用CP.2520通信模块进行通信，并采用双重化的结构，V-NET的通信速率可达10Mb/s。CP-317 PLC和2000系列远程I/O站的通信采用cP-215模块进行通信，其通信速率可达4 Mb/s。CP-317PLc的编程采用CP-717EWS软件来实现。HMI的画面通过CP-5800与FCS应用程序的开发实现其功能。图3所示为CP-717软件中PLC组态界面，用此界面可以实现机架、槽号、模块、地址等硬件组态。
3 FCS系统
Centum一Cs3000系统的现场控制站FCS采用了其适用于大型控制系统的增强型KFCS2控制站。增强型控制站KFCs2由以几部分组成：现场控制单元、节点单元及通信总线。现场控制单元负责各种控制、计算和数据通信;本地节点单元和远程节点单元负责现场信号的采集和控制输出。HMI画面和仪表流程控制程序均在工程师站的CS300软件环境下编制，通过双冗余V-NET网络与控制站进行通信。图4为Cs3000软件中FCS组态界面，可以实现配置通信节点，组态硬件等功能。
4 网络通信
控制系统中网络通信种类相对较多，如：HMI与DCS、HMI与PLC、PLC主站与远程站、FCS主站与远程站、PLC与FCS及CP717与PLC等。其中HMI与PLC，PLC与DCS的通信比较复杂。
HMI的CS3000与PLC通信是通过在上位机安装CP5800软件，PLC编写CP2520通信程序来
实现的。通过CP5800中定义各种形式名和TAG名，完成画面的监控报警等功能。
PLC与DCS互相通信交换实时数据，其中PLC采用bbbb通信方式，DCS采用GS通信方式。PLC3的VNET站号为13，FCS5的VNET站号为05，每一站可以发送接收各16WORDS的信号。PLC3的信号发送地址为OW2070—OW207F，接收地址为:IW2040-IW204F。FCS只能收发位(bit)信号，且一个字(word)内的位的排列次序与PLC发送地址位为%GS00105一%GS25605，接收地址为%GS00113一%GS25613。
图5为在PLC3的CP2520模块硬件组态属性中设置bbbb通信的界面，将预先分配好的各控制站地址及字数输入到分配表中，其中PLC3的寄存器类型为输出OW，是发送给其他站信号的地址，其他站寄存器类型为IW输入，是PLC3接收其他站信号的地址。
图6为FCS5在GS通信组态属性中的设置界面，将相应的通信信号写入到表中，即可发送给其他控制站，接收其他控制站信号时，直接在FCS5程序中使用GS变量调用，格式为：GS+序号+站号。
5 系统功能
PLC与DCS共同完成了高炉喷煤制粉生产要求的全部控制功能。包括设备的操作方式选择，手动启动，自动顺序启动，自动顺序停车，紧急停止等电气逻辑控制功能;也包括磨煤机入口负压、磨煤机出口温度调节，升温炉燃烧控制、给煤量调节等仪表调节控制功能。
在制粉启动和停止过程，磨煤机出口温度控制十分重要，关系到制粉的成败，下面对PLC与DCS控制磨煤机出口温度加以阐述。制粉系统启动中的PLC再循环气切断阀全开信号，使DCS控制再循环气**调节阀处在全开位置，PLC启动主排风机后，将主排风机入口切断阀全开，此后DCS通过主排风机入口调节阀控制系统小**，再循环气调节阀控制磨煤机人口压力。当PLC送来“暖机指令”时，DCS通过控制废气引风机入口调节阀，使磨煤机出口温度按5—
7℃/mill的速度升温到80℃。延迟后确认给煤机投入，小烧嘴进行点火，保持低负荷，磨煤机人口压力切换到引风机人口调节阀控制。为维持磨煤机出口温度为80℃，再循环气调节阀按曲线由小烧嘴控制磨煤机出口温度。随着给煤量的继续增加，小烧嘴达到大**，循环气调节阀完全关闭。此时PLC启动大烧嘴，大烧嘴启动后，小烧嘴回到小负荷，磨煤机出口温度由大烧嘴控制。
制粉系统停机时，PLC发出断煤指令，升温炉大小烧嘴自动关闭，打开再循环气切断阀，DCS控制给煤量慢慢减少。当给煤量降至小值时，引风机入口调阀渐关至全关，再循环气调节阀渐开至全开，PLC停止给煤机。磨煤机出口温度继续按1℃/min左右的速度下降，直到磨煤机出口温度降至60℃，此后PLC控制其他电气控制设备停止，恢复到初始状态。