［摘 要］介绍了济钢120t转炉自动上料系统改造后的工艺流程，系统硬件、软件构成以及网络配置、通信、数据共享等功能。该系统改造后，完成了2，3号120t转炉辅原料及铁合金上料系统工艺设备的电气控制和仪表控制，其设备的集中监视与操作通过HMI上的CRT画面进行。
0 引言
济南钢铁股份有限公司2，3号转炉炼钢工程是在原先预留的位置新建120t顶底复吹转炉。辅原料和铁合金供料系统主要是供给转炉、钢包所需的各种合格粒度的辅原料和铁合金，辅原料和铁合金供料系统由已有的上料系统延伸到2，3号120t转炉供料系统。该系统采用先进的自动控制技术，提高了控制精度，增强了可靠性，并简化操作，减少了操作定员，自改造后取得了显著效果。
1 上料工艺
上料系统（A系统）由辅原料高位料仓上料系统（A1系统——原有系统延伸），铁合金中位料仓上料系统（A2系统——原有系统延伸），铁合金炉后料仓上料系统（A3系统——原有系统延伸），1号精炼高位料仓上料系统（A4系统——原有系统），2号精炼高位料仓上料系统（A5系统）共5个部分组成。工艺流程如图1所示。
2 系统结构
2．1 硬件配置
系统采用适合控制距离较远和分散对象的Quantum系列控制平台，以PLC作为基础级，对生产过程进行计划设定、联锁控制；以工业微机作为监控管理级。自动控制系统采用集中/分布式结构，由1套Quanrum控制器CPU53414和3台工业微机监控站构成集散控制系统。Quantum控制器数据处理速度达0.09～0.45Kb/ms，采用RIO扩展方式，通过同轴电缆把本地主机（CPU）与远程I/O站相连，采用MB＋网，将一系列 TSX Momentum连接在CPU处理器上，实现对现场设备的数据采集及控制。采用环形以太网实现PLC之间及PLC与监控管理器之间的数据互锁、数据采集和控制。监控站与服务器之间采用TEP/IP协议传输。
新增控制设备的配置：辅原料及铁合金上料PLC的IP地址为已有系统的IP地址，另在远程机架上增加2块数字量输入模块DDI、2块数字量输出模块 DDO。并在主机架上插入3块Profibus-DP通信模块CRP，通过通信模板与现场I/O通信设备进行现场总线的连接，现场设备由Turck公司现场总线模块所构成，其硬件系统配置见图2。
2．2软件配置
2．2．1 控制软件
系统采用的Concept2.5编程软件，是基于Windows2000操作环境下的编程工具，它含有全部的IEC-1131规定的编程语言；用户可创建自己的函数块，并可重复使用；内置的模拟仿真调试器可离线仿真，加快应用软件的开发和调试；提供多达7层的软件存取保护，防止非法访问，安全、可靠；具有强大的在线帮助功能，界面友好，信息量大，极大地方便了应用开发人员的使用。运用梯形逻辑ID控制及功能块FBD相结合，将固定的算法及频繁使用的逻辑定义成DFB块，在需要使用时随时调用。系统定义的DFB块有：打滑检测、跑偏检测、卸料小车定位、电液推杆起停、启动始点-终点判断、设备启动迟滞检测、清料时间计算。
当料仓出现低料位或操作员认为需要上料时，选择流程及料仓设定值，卸料小车自动定位，电液推杆自动打到相应的料仓，再沿逆料流方向依次启动相关设备，开始上料。若出现高料位则停止相应的电振，带式输送机依然运行，由操作工自行处理；若出现超高料位时则停止所有设备；当其中某一设备有故障时立即停止所有设备，经过清料延时后依次停止上游设备。当皮带的累积值等于设定值时会自动停止正在运行的振动给料机，当有更换料种或流程切换时，停止非公共设备，清料延时后，卸料小车自动定位，电液推杆自动转到相应的料仓。
2．2．2 监控软件
该系统设有两个操作站，一个设在地下料仓操作室，采用Vijelook软件开发平台；另外一个设在转炉主控室，采用Monitor ProV7软件开发平台。Vijelook软件是单机版，它通过交换机直接与CPU进行数据交换；Monitor ProV7软件是网络版，它工作在普通的PC机上，运行于Windows 2000或XP上。网络功能强大，采用Client/Server结构，即本客户端的数据显示、设备状态监控与操作标签均在服务器端建立，CRT操作均通过服务器转发到PLC，以完成对生产过程设备的操作与监控，它包括两大部分：画面（HMI）部分和实时数据库（RTDB）部分。
该系统两个操作站的使用权通过操作权限来选择，当操作工选择地下料仓操作时，主控室操作站只能监控，操作权限被自动封锁；当选择主控室操作时地下料仓只能监控，操作权限被自动封锁。两个操作站具有同等的监控功能。
（1）登录身份及权限保护。HMI画面设有登录、退出、帮助、诊断按钮，并赋予不同人员不同的操作级别。系统工程师的权限最大，可以修改、组态、退出系统。操作人员的权限相对较小，仅能操作浏览主要的操作画面。维护工程师可以对某些电气设备的运行参数进行修改、浏览故障分析画面，但不能对系统进行组态和修改用户权限。
（2）实现主控室对现场设备的实时动态监控和检测。上位机监控操作画面充分利用了MP7特有的动态图形编辑功能（标准动态图形编辑功能、高级动态图形编辑功能），完成CRT操作、过程值显示、报警等。为了维护操作的需要，编辑了任务状态显示画面、实时趋势显示画面、历史趋势显示画面、流程图显示操作画面以及各种操作面板，使操作更加简单、快捷，为全线自动化炼钢提供了有利条件。
（3）现场设备在线诊断、报警功能。当系统出现故障时，提醒用户及时处理。重要设备都设有报警监控功能，并对产生报警的设备进行在线分析，查出故障原因后，在HMI上动态闪烁，提醒用户及时处理，系统自动记录近期设备的所有报警信息。
（4）历史数据记录及趋势分析。
3 主要功能
（1）跟踪功能。计算机系统跟踪转炉上料的作业状态信息，在特定时刻启动相应程序，实现对转炉上料生产的各种控制和管理功能。
（2）故障诊断功能。网络故障诊断基于本网络控制系统的复杂性及安全性，在OPC Server终端上建立了网络故障诊断画面，以检测网络系统出现的故障（如数据库故障、ODBC接口故障、EDI（External Device Interface）故障等），并能及时给予排除。为了保证网络的安全，拒绝非法用户登录和破坏，在L1级系统主画面上增加了授权访问控制，即网络的访问控制必须由用户进行身份登录，通过口令控制赋予不同用户不同的权利。另外系统中还安装了防火墙软件和Norton高效杀毒软件，以防范计算机病毒的侵犯。为了操作人员操作方便，每个监控系统的HMI上建有控制设备故障诊断画面，以便控制设备出现的各种故障，如：皮带机跑偏检测、皮带机打滑检测、设备启动迟滞判断、卸料小车移动超时判断等。
（3）控制方式。120t转炉自动上料过程控制系统的控制方式分为CRT自动、CRT手动、非常手动、机旁手动等4种操作方式。1）CRT自动。此种操作方式是当操作控制条件和工艺及设备连锁条件成立时，系统自动完成一个工艺过程的控制（或动作）的操作方式。例如，当选定的某流程的设备启动/运行条件成立时，控制系统就会自动地依次启动/运行相关设备。2）CRT手动。此种操作方式是当操作控制条件和设备连锁条件成立时，人工依照工艺顺序分别对设备进行各种操作（如启动胶带输送机、卸料车等）的单机操作方式。3）非常手动。操作工根据经验，在集中控制室内操作，只有基本的故障联锁，没有设备联锁，主要用于工程师调试。4）机旁手动。根据工艺要求在机旁人工操作，进行单机设备检修和调试时使用。
（4）卸料小车自动定位。操作工选择料仓后，程序自动进行始点-终点判断，判定正确后，卸料小车自动运行到位，电液推杆打到相应的料仓。
4 关键技术
120t转炉自动上料系统的上位监控和服务器应用OPC（OLE for Process Control）界面进行通信。作为 Client/Server结构，转炉主控室上位机的数据通过服务器采集并发至转炉上料工作站，工作站的指令也先发往此服务器再传至PLC系统。HMI上数据显示，设备状态监控标签均在服务器端建立，CRT操作也均通过服务器转发到PLC，以完成对生产过程设备的操作与监控。服务器放置SQL7.0大型数据库，通过ODBC接口与MP7实现连接，完成对历史数据的存储。通信原理如图3所示。
5 结束语
济钢120t转炉自动上料系统自2005年3月改造投产运行后，每日上料1300多t，比原来多了2～3倍，却没有增加定员，并且新增设备也很少，从而降低了生产投入。A5系统为铁合金（Si、Mn、Pe）上料系统，此系统投入后，为济钢冶炼多品种钢提供了先决条件。