施耐德QUANTUM PLC在高爐生產中的應用(二)
五、系統組成
1、硬件組成
圖3 高爐PLC硬件配置簡圖
高爐、熱風爐PLC部分采用遠程I/O（RIO），配置成單纜方式。
高爐部分PLC共有13個遠程站。高爐部分PLC硬件配置簡圖見圖3。
熱風爐部分PLC共有8個遠程站。
2、軟件組成：
2.1、工程師站組態軟件包選用了Concept V2.2編程軟件，它易于使用，功能豐富，具有5種符合IEC1131-3標準的編程模式。特別是軟件仿真測試功能最受用戶歡迎，大大縮短了在線調試時間。
高爐及熱風爐根據控制流程不同，采用了LD、FBD兩種編程方式。
2.2、操作員站監控軟件包選用了Monitor Pro 。它是基于實時數據庫核心的軟件系統，工業現場數據采集實時性好，基于Server/Client結構的上位監控軟件集HMI、SCADA、MES三大功能于一身。
高爐利用Monitor Pro軟件實現了實時、歷史趨勢，數據報表，數據采集，報警記錄，動態顯示等豐富功能。
2.3、運行環境：操作系統采用Windows NT4.0中文版工作站+SP6a。
3、網絡構成：
圖4 網絡拓樸結構
圖中ES是工程師站， OS是操作員站，CS是控制站。
六、解決方案
1、計算機控制系統選用施耐德公司Quantum自動化平臺，分為高爐本體、熱風爐兩套PLC系統（CPU為熱備），4臺上位工作站，共有1500余個I/O點。其中模擬量點900點，數字量點600點，控制回路60個。
2、2000m3高爐計算機系統使用的Modbus TCP/IP Ethernet，數據傳輸速率高達100MBPS，采用信息行業的事實標準TCP/IP，應用層使用Modbus協議，幾乎不會發生數據傳輸沖突，交換式以太網技術的使用，更加避免沖突發生。通過140NOE77100模塊Peer Cop可以定義I/O數據表，使用Internet Explorer查看以太網狀態統計信息和現場I/O數據，也可通過其它內嵌功能，如基于Web的BOOTP服務器配置，SNMP協議支持等，使網絡建立、調試、管理都變得簡單。
3、每套PLC系統通過插在主底板上的140NOE77100 TCP/IP Ethernet模塊連接在100M快速以太網上，由于位置比較集中，都采用雙絞線連接。上位監控機采用雙絞線連接快速以太網。兩套PLC系統實現熱備，每臺上位監控機內各插1塊3COM 公司生產的3C905B 100M以太網卡。
4、上位工作站由工業控制計算機完成整個系統的過程數據采集、運行狀態監視、系統設備控制及其工業數據的采集、報表生成、打印、數據備份等工作。具有畫面顯示、趨勢曲線、報警處理、班日月報表、數據管理及網上瀏覽等功能。涉及參數有壓力、溫度、差壓、流量、質量、料位、閥位、液位等等。
5、高爐及熱風爐調節回路較多，控制工藝復雜，靈活的Concept編程軟件為實現各種控制工藝提供了豐富的功能。例如PID功能塊就有8種，可以根據生產實際編寫出各種需求的功能。
圖5 熱風爐廢氣溫度與煤氣支管流量串級控制功能圖
6、軟件系統設計包括PLC組態及參數配置、系統監控程序設計、網絡通信配置、操作員站及調度室站人機界面系統設計等幾個部分。PLC組態及參數配置、監控系統編程均在Concept V2.2環境下完成，程序功能包括系統初始化、參數量程變換、參數監視及異常處理、各種連鎖及控制等。網絡配置包括PLC端和PC機端兩部分。人機界面系統設計由Monitor Pro軟件實現，包括畫面設計、過程數據庫建立以及監控軟件功能塊的編制等。
7、變頻器主要是控制兩臺交流調速電機帶動風機為燃氣輪機煤氣加壓。通過計算機程序PID功能實現自動調節，PLC輸出模板輸出4-20mA標準信號給變頻器。
七、應用總結
1、所有I/O模板均可在系統運行的情況下帶電熱插拔，無需停止系統，極大地方便了在線處理故障。
2、LED狀態指示器，直觀地顯示CPU及其I/O模板通道狀態，為快速檢修故障提供了極大方便。
3、開放的、標準的通訊協議滿足了不同崗位計算機系統數據傳遞,易于連接到企業管理網，可與常見辦公軟件進行數據交換，大幅度降低工程設計、維護費用。
4、熱備CPU可以在主CPU發生故障時自動迅速切換，提高了系統工作穩定性。
5、施耐德電氣產品的優異性能、穩定可靠的運行為2000m3高爐達產創效提供了良好的技術支撐。
1、硬件組成
圖3 高爐PLC硬件配置簡圖
高爐、熱風爐PLC部分采用遠程I/O（RIO），配置成單纜方式。
高爐部分PLC共有13個遠程站。高爐部分PLC硬件配置簡圖見圖3。
熱風爐部分PLC共有8個遠程站。
2、軟件組成：
2.1、工程師站組態軟件包選用了Concept V2.2編程軟件，它易于使用，功能豐富，具有5種符合IEC1131-3標準的編程模式。特別是軟件仿真測試功能最受用戶歡迎，大大縮短了在線調試時間。
高爐及熱風爐根據控制流程不同，采用了LD、FBD兩種編程方式。
2.2、操作員站監控軟件包選用了Monitor Pro 。它是基于實時數據庫核心的軟件系統，工業現場數據采集實時性好，基于Server/Client結構的上位監控軟件集HMI、SCADA、MES三大功能于一身。
高爐利用Monitor Pro軟件實現了實時、歷史趨勢，數據報表，數據采集，報警記錄，動態顯示等豐富功能。
2.3、運行環境：操作系統采用Windows NT4.0中文版工作站+SP6a。
3、網絡構成：
圖4 網絡拓樸結構
圖中ES是工程師站， OS是操作員站，CS是控制站。
六、解決方案
1、計算機控制系統選用施耐德公司Quantum自動化平臺，分為高爐本體、熱風爐兩套PLC系統（CPU為熱備），4臺上位工作站，共有1500余個I/O點。其中模擬量點900點，數字量點600點，控制回路60個。
2、2000m3高爐計算機系統使用的Modbus TCP/IP Ethernet，數據傳輸速率高達100MBPS，采用信息行業的事實標準TCP/IP，應用層使用Modbus協議，幾乎不會發生數據傳輸沖突，交換式以太網技術的使用，更加避免沖突發生。通過140NOE77100模塊Peer Cop可以定義I/O數據表，使用Internet Explorer查看以太網狀態統計信息和現場I/O數據，也可通過其它內嵌功能，如基于Web的BOOTP服務器配置，SNMP協議支持等，使網絡建立、調試、管理都變得簡單。
3、每套PLC系統通過插在主底板上的140NOE77100 TCP/IP Ethernet模塊連接在100M快速以太網上，由于位置比較集中，都采用雙絞線連接。上位監控機采用雙絞線連接快速以太網。兩套PLC系統實現熱備，每臺上位監控機內各插1塊3COM 公司生產的3C905B 100M以太網卡。
4、上位工作站由工業控制計算機完成整個系統的過程數據采集、運行狀態監視、系統設備控制及其工業數據的采集、報表生成、打印、數據備份等工作。具有畫面顯示、趨勢曲線、報警處理、班日月報表、數據管理及網上瀏覽等功能。涉及參數有壓力、溫度、差壓、流量、質量、料位、閥位、液位等等。
5、高爐及熱風爐調節回路較多，控制工藝復雜，靈活的Concept編程軟件為實現各種控制工藝提供了豐富的功能。例如PID功能塊就有8種，可以根據生產實際編寫出各種需求的功能。
圖5 熱風爐廢氣溫度與煤氣支管流量串級控制功能圖
6、軟件系統設計包括PLC組態及參數配置、系統監控程序設計、網絡通信配置、操作員站及調度室站人機界面系統設計等幾個部分。PLC組態及參數配置、監控系統編程均在Concept V2.2環境下完成，程序功能包括系統初始化、參數量程變換、參數監視及異常處理、各種連鎖及控制等。網絡配置包括PLC端和PC機端兩部分。人機界面系統設計由Monitor Pro軟件實現，包括畫面設計、過程數據庫建立以及監控軟件功能塊的編制等。
7、變頻器主要是控制兩臺交流調速電機帶動風機為燃氣輪機煤氣加壓。通過計算機程序PID功能實現自動調節，PLC輸出模板輸出4-20mA標準信號給變頻器。
七、應用總結
1、所有I/O模板均可在系統運行的情況下帶電熱插拔，無需停止系統，極大地方便了在線處理故障。
2、LED狀態指示器，直觀地顯示CPU及其I/O模板通道狀態，為快速檢修故障提供了極大方便。
3、開放的、標準的通訊協議滿足了不同崗位計算機系統數據傳遞,易于連接到企業管理網，可與常見辦公軟件進行數據交換，大幅度降低工程設計、維護費用。
4、熱備CPU可以在主CPU發生故障時自動迅速切換，提高了系統工作穩定性。
5、施耐德電氣產品的優異性能、穩定可靠的運行為2000m3高爐達產創效提供了良好的技術支撐。
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