烧结矿是炼铁高炉的主要原料，其技术经济指标如碱度、焦比、烧结矿含铁量波动直接影响高炉炼铁的质量和产量。烧结生产主要是借助于正确的配料、烧结温度控制和透气性以及控制烧过程和改善操作等工艺措施来保证烧结矿的技术经济指标，这些工艺措施都需要烧结生产过程自动化来控制。   
    近年来，根据安钢“ 三步走”总体规划的要求，为满足2200 m3和2800 m3 炼铁高炉的需求，配套建设360m２ 和400m２ 烧结机工程，为高炉炼铁提供优质、高效的烧结矿。其自动化控制系统采用先进的网络结构和Quantum PLC 系统，通过优化设计方案，实现了整个生产流程的过程控制、过程实时数据的采集与监视。
    设计思想
    系统以基础自动化、过程分级系统为基础，实现生产过程自动化。整个系统分为三级控制。第一级: 检测驱动级, 调速传动控制系统及现场仪表。第二级: 设备级, 人机接口HMI、PLC 系统。第三级: 过程级, 原料计算及其它。
    主工艺线的电控设备、仪表设备与计算机设备构成统一的信息集中、控制分散的三电一体化系统。采用分级控制，除设备控制级外，还设有过程控制级, 建立生产过程数据库和历史数据记录，为提高生产工艺技术创造条件；整个三电系统以全自动操作作为重点，在设计上充分考虑半自动、手动等各种后备手段以保证各种情况下生产的正常进行;基础自动化采用全PLC 方案，速度快; 可实现一混、二混滚筒自动加水控制、配料配比自动控制等重要环节。在显示画面方面做成易懂、易操作和易解释的画面，使看不见的料层烧结过程成为可视化过程，为操作员有效操作烧结过程创造有利条件。
    实用的操作界面，能提供数据参数显示、历史记录、故障诊断、故障报警、故障记录等功能。顺序启动可靠，在某工序生产设备故障时，能够及时急停，避免大的系统事故。
    通讯控制方式
    鉴于系统点多、面广、数据通讯距离长（最远距离1200 m 左右）。通讯控制方式分为三层：现场控制级、环网传输级、管理级。通过工业以太网将各个分系统连接为一个有效整体。
    现场控制级
    由某电气公司的Quantum 系列和Premium 系列产品组成。根据PLC 站点与对应的电气设备就近配置的原则，系统共设7 个PLC 站点：配料仪表控制站（配料配电室）、配料电气控制站（燃料配电室）、烧结仪表控制站（主控楼电子设备室）、烧冷、成品筛分控制站（烧结低压配电室）、主抽风PLC 控制站（主抽控制室）、配料称重站、烧结称重站。
    各主站与对应分站的连接采用RIO( 远程I/O) 技术。构成3个I/O 扩展站：配料I/O 扩展控制站、混合I/O 扩展控制站、筛分I/O 扩展控制站。
    变频器通过DIO（Modbus Plus 通讯协议）应用单缆双绞线实现网上控制；RIO 用于系统的扩展，物理上应用RG-6 同轴电缆实现双缆冗余连接，形成RIO网络结构。
    系统各站点间的连接应用工业以态网TCP/IP 通讯协议， 在物理上采用单环光缆结构，保证数据传输的可靠性，网络速度为1.544 MB/s，并在每个主站上都配置了以太网接口。一方面它将现场的各种设备的汇总信号上传到管理网络，作为自动化的元素。另一方面，它将管理级向下发送的各种命令，及时准确地传送到相应的工作岗位。同时此模块作为连接现场设备与管理设备的关键备件，具有快速热插拔，可与Internet 拔号连入远程控制（RAS）的特点，并可通过软件灵活配置各种网络参数的特点。
    环网传输级
    采用单环网技术，光纤从第一台交换机出发，最后返回第一台交换机，在网络路径上形成闭合，并保证网络传输速度为100MB/s。正常情况下，网络数据逆时针旋转，当网络由于由于某种原因发生故障，此时环网自动断裂，形成线性网络，它依然能够保证网络的所有特性，不影响任何工作，直到网络修复。当网络修复后，它还支持热愈合，可无级恢复故障。
    本方案选择了7 个网络交换机，组成单环网，使系统更加稳定、可靠。
    人机接口与PLC 之间及PLC相互之间联成光纤（多模）单环网，通过光纤环网把烧结系统的工艺参数设定值和对电气设备的操作从人机接口传送到各PLC，把各设备的状态和工艺、电气参数及故障由PLC 收集送到人机接口的CRT（或LED）显示。管理级监控系统（ 服务器和工程师站）集中设置在电气楼中央控制室。上位机通过上位监视画面（HMI）实现对全厂生产的实现，网络内部系统设备的点对点通信，上位机之间互相冗余。工程师站配备一台上位机和两台服务器，可对全厂画面管理和修改；也可对下位程序编辑、改动；还可对下位程序上传和下载。
    系统的配置
    系统选用Quantum 系列和Premiun 系列PLC 可编程控制器实现所有信号的采集、运算、控制，其特点是：便于系统集成和自动化程度的提高，同时系统具有较高可靠性。 
    主要硬件配置
    电源模块：140 CPS 12420 ； 处理器模块：140 CPU 53414B ；远程I/O 处理器模板：140CRP93200 ；以太网连接模板：140NOE77101 ；热电偶输入模板：140 ATI 030 00 ；模拟量输入模板：140 ACI 030 00 和140 ARI 03010 ；模拟量输出模板：140 ACO 020 00 ；数字量输入模板：140 DAI 753 00；数字量输出模板：140 DRA 840 00。
     上位监控计算机硬件配置：选用DICM 工控机DCS400F/800。服务器为 HPML370 G5。
    软件配置
    上位监控软件：CITECT6.1软件，是运行于WinXP 操作平台上的真正的32 位应用程序，使用其内建的强大且实用的各种功能、经过开发人员的丰富的想象和精心制作，使最终的用户程序十分贴切地满足应用现场对上位机系统的各种监视、控制和管理方面的实际要求，并在显示、控制及通讯的速度、实时性和兼容性等方面都有优秀的表现。
    编程软件：采用Concept 2.6，是Schneider Automation 开发的新型程序开发软件。Concept 依据国际IEC 1131 标准中的所有五种编程语言〔梯形图（LD）、顺序功能流程图（SFC）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）、指令表（IL）〕，可以根据实际应用的需要来灵活选择最佳的方案。
    结束语
    近年来，安钢相继建成了360m２烧结机工程和400m２烧结机工程，信息集成和自动化程度的提高的优势表现为：提高生产率，减少岗位人员；根据高炉要求，保证烧结矿的质量；节能降耗；烧结过程稳定和具有良好的复现性；由于设立维护诊断系统，而使工厂利用率达到最大化；完满的数据记录有利于改进操作；使自动配料成为现实；使400m２烧结机拥有了国际先进水平的现代化控制系统；促进生产运行更加畅通，降低了设备故障率，设备作业率达到了99%，为烧结配料现代化打下了坚实的基础，取得了显著的社会效益和经济效益。

作者：马永明

深圳市卓禾仪器有限公司是一家专门从事称重仪表和全自动包装码垛生产线的研发及生产的高新技术企业，所生产的JY500系列称重显示控制器（包括配料秤仪表、皮带秤仪表、包装秤仪表、重量变送器等）高速高精度，使用寿命长。卓禾仪器有十数年的现场校验经验，在业内有良好的口碑，且有专门的售后工程师帮忙解决产品使用过程中遇到的技术问题，客户可以放心省心顺心的使用我司的产品。如果对我司的产品感兴趣，欢迎咨询。