摘要:
福建三钢闽光二炼钢于2009年新建了两座120t顶底复吹转炉—1# 、2#转炉。整个自动化控制系统的配置达到当今国内领先水平，电气仪表控制一体化，具有方便、快捷和非常友好的人机操作界面(HMI)，具有高速、大容量和开放的技术性能。
1. 项目背景
2009年，是我国冶金行业跌宕起伏的一年。年初行业为金融危机所困扰；年中国务院部署了一系列促进钢铁市场健康发展的政策措施。如《钢铁产业振兴调整规划》、提高部分钢铁产品出口退税率、钢材期货上市等政策措施还是给钢铁行业带来了积极的变化。近期国内钢铁行业出现交易增加、市场回暖迹象。在这个行业背景下，三钢集团果断决策，对二炼钢进行技术改造，打造“大型化、现代化、绿色化”企业。工程采用了转炉顶底复吹技术、过程自动化炼钢技术、转炉烟气干法除尘技术、连铸机复合电磁搅拌技术、连铸机自动开浇技术、连铸结晶器液面自动控制技术等多项具有行业领先水平的先进技术。
2. GE的Proficy Process System过程控制解决方案简介
Proficy Process System（以下简称PPS）是GE 推出的无缝整合的过程控制系统。综合了DCS、PLC的优势，基于成熟的技术，为过程控制、批量生产管理、工厂维护和信息化提供了一整套强有力解决方案。 PPS包括PAC多领域控制系统、iFix HMI软件、Historian 实时历史数据库等系列产品。PPS通过全局数据命名空间将控制器，人机界面和历史数据库无缝地整合在一起，消除了控制系统和信息系统之间的间隙，实现了完全的商业整合，为企业提供了一个真正综合的、开放的商务解决方案。PPS将 GE制造领域的专业经验和六个西格玛方法相结合， 提供了一个灵活、弹性、可控高效、可靠的控制和优化生产过程，使得用户能进行实时操作，确保生产流程顺利、高效运转，并得到更高的投资回报。
3.Proficy Process System过程控制解决方案在三明闽光二炼钢的应用
1．1 控制系统结构
控制站采用GE PAC system RX3i系列，CPU选用3i系列中高性能的1Ghz处理器，64M内存的CPU320，满足程序算法高实时性的需求；IO站采用高性能的PAC IO，具有基于机架式安装，维护方便、支持热插拔并带有完善的自诊断功能特点；这个系统无论是上位机网络还是IO总线均采用100M高速工业以太网，保证了IO和人机界面数据的刷新速率；另外PPS还提供了一个开发的平台，有方便的第三方设备数据接口，在本项目中，氧枪、倾动、投料变频器则通过PROFIBUS—DP网连接到其主IO站上，其他第三方PLC和仪表则通过Modbus RTU和PPS系统进行数据通讯，PPS作为工厂主控制系统能够方便有效地完成对第三方设备的监控。整个装置（炼钢和公用工程）共用同一个控制网络，降低了工段间通讯的难度，方便了工段间的相互协调，易于实现全厂统一调度。操作站采用工业计算机配中文Windows操作系统，HMI采用了GE业内领先的IFIX，历史数据库采用了带有高性能压缩能力的iHistorian产品。
1．2 控制系统的特点
系统具有以下特点：
(1) 电气控制系统、仪表控制系统和汁算机信息化系统采用网络连接，实现三者之间一体化，优化了数据的传统和共享。
(2) 电气控制和仪表控制采用相同的控制设备，编程和人机界面风格统一，降低了维护和备件成本，且挂在同一个网络上，实现了控制平台的统一，通汛方便，减少了通讯硬件接口，合理分担控制功能。
(3) 远程IO通讯
控制站RX3i CPU320和远程PAC IO之间的通讯采用百兆以工业太网进行通讯，具有高速率，低延时和高可靠性等特点，保证了现场IO数据快速可靠地更新。
(4) 第三方设备通讯
变频器和氧枪等设备现通过Profibus-DP和控制器进行通讯，极大地减少了设计工作量、电缆施工量等，提高系统的可靠性和维护方便性。
(5) 历史数据存储和生产管理系统数据接口
PPS提供了带数据压缩功能的实时历史数据服务器，可以长时间存储工艺数据和操作事件，并且提供OPC接口方便实现和生产管理ERP系统的通讯。
1．3 系统控制方式
转炉系统共有12套控制站，按每个转炉、公用系统分开的原则设置，以保证一座转炉检修或故障情况下不影响其他转炉正常运行。单体设备的基本运转分为自动、手动二种方式，操作场所分为中央、现场两种选择。系统的运转分为计算机、自动、手动3种方式。在“计算机”方式下控制器接受计算机模型数据并进行实时控制，包括氧气流量、底吹气体种类及流量、氧枪高度、副原料种类及重量；在“自动”方式下，PLC根据内部保存的吹炼计划模式自动进行炼钢；在“手动”方式下，PLC根据人工设定数据控制炼钢生产。
控制程序的开发采用了模块化的方式，在编程前规划好需要使用的程序算法块，可将需重复使用的功能做成自定义算法库，在以后的编程过程中反复调用；不同类型的程序采用不同的组织块调用，吹炼时钟、流量累加、PID调节等。根据工艺特点，采用多种编程逻辑，如对过程控制采用功能块编程，对底吹控制采用顺序功能图编程，对逻辑连锁采用梯形图编程；对操作数据进行安全性检查，如对设定数据的合理性检验、变化速率的约束等。
4.总结与展望
GE PPS过程控制系统自投产以来运行稳定，各项功能可靠，取得了补偿的经济效益和社会效益。结合三钢当前的具体情况及工艺要求，采用当代先进的技术设备的福建三钢闽光二炼钢1# 、2#转炉自动控制系统，使三钢钢炼钢厂转炉的自动控制和生产管理水平跃上丁一个新的台阶，满足了今后 产和新技术开发、生产管理和信息管理的需要。1# 、2#转炉及公用工程项目符合国家“低碳，环保“的发展主题，是集团公司创造“大型化、现代化、绿色化”企业的重要示范性工程。
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