【導讀】況,就極易會造成高爐“坐料”?“風口灌渣”等惡性事故,嚴重影響高爐生產(chǎn),不僅會。造成設備的損失,也會對高爐的使用壽命?高爐的穩(wěn)定性產(chǎn)生很大影響,阻礙整個企業(yè)。穩(wěn)定生產(chǎn)和企業(yè)高效率的運轉(zhuǎn)具有重大安全保障和經(jīng)濟效益?高爐正常生產(chǎn),同時不影響提供撥風的機組的正常工作?本文首先介紹了組態(tài)軟件的發(fā)展和組態(tài)軟件的基本組成?特點及組態(tài)軟件體系結(jié)。閥門的選擇和撥風量的控制機算.此外,本文從撥風控制系統(tǒng)出發(fā),應用西門。投入實際生產(chǎn)來檢驗其是否符合生產(chǎn)需求,并作出總結(jié).

　　

【正文】 要對應用系統(tǒng)進行修改 ,也十分方便 ,這就是組態(tài)軟件的方便性 ? 從以上可以看出 ,組態(tài)軟件具有實時多任務 ?接口開放 ?使用靈活 ?功能多樣 ?運行可靠的特點 ? 組態(tài)軟件的發(fā)展方向 實時多任務 : 實時性是指工業(yè)控制計算機系統(tǒng)應該具有的能夠在限定的時間內(nèi)對外來事件作出反應的特性 ?工業(yè)控制計算機及監(jiān)控組態(tài)軟件具有時間驅(qū)動能力和事件驅(qū)動能力 ,即在按一定的周期時間對 所有事件進行巡檢掃描的同時 ,可以隨時響應事件的中斷請求? 實時性一般都要求計算機具有多任務處理能力 ,以便將測控任務分解成若干并行執(zhí)行的多個任務 ,加速程序執(zhí)行速度 ? 高可靠性 : 在計算機 ?數(shù)據(jù)采集控制設備及正常工作的情況下 ,如果供電系統(tǒng)正常 ,當監(jiān)控組態(tài)軟件的目標應用系統(tǒng)所占的系統(tǒng)資源不超負荷時 ,則要求軟件系統(tǒng)的平均無故障時間MTB(Mean Time Between Failures)大于一年 ? 如果對系統(tǒng)的可靠性要求得更高 ,就要利用冗余技術構(gòu)成雙機乃至多機備用系統(tǒng) ?冗余技術是利用冗余資源來克服故障影響從而增加系統(tǒng)可靠性的技術 ,冗余資源是指在系統(tǒng)完成正常工作所需資源以外的附加資源 ?說得通俗和直接一些 ,冗余技術就是用更多的經(jīng)濟投入和技術投入來獲取系統(tǒng)可能具有的更高的可靠性指標 ? 以力控 174。軟件運行系統(tǒng)的雙機熱備功能為例 ,可以指定一臺機器為主機 ,另一臺作為從機 ,從機內(nèi)容與主機內(nèi)容實時同步 ,主從機可在同時操作 ?從機實時監(jiān)視主機狀態(tài) ,一旦發(fā)現(xiàn)主機停止響應 ,便接管控制 ?從而提高系統(tǒng)的可靠性 實現(xiàn)雙機冗余可以根據(jù)具體設備情況選擇如下幾種形式 : ⑴ 如果采集 ?控制設備與操作站 間使用總線型通訊介質(zhì)如 RS485?以太網(wǎng) ?CAN 總線等 ,兩臺互為冗余設備的操作站均需單獨配備 I/O 適配器 ,直接連入設備網(wǎng)即可 ,如圖12所示 ? ① 開始運行時從機首先向主機數(shù)據(jù)庫注冊 ,向主機發(fā)送同步請求 ? ② 當主機正常工作時 ,從機不斷向主機發(fā)送請求 ? ③ 當主機正常工作時 ,從機不進行任何運算 ,I/O SERVER 不起動 ,但是可以接受用戶操作 ,操作結(jié)果直接送往主機 ? ④ 當主機在一定時間內(nèi) (超時時間 )不響應從機的同步請求時 ,從機便接管控制 ,停止向主機發(fā)送同步請求 ,啟動 I/O SERVER ?這時從機將變?yōu)橹鳈C ⑤ 當故障的主機重新啟動后 ,發(fā)現(xiàn)從機已經(jīng)轉(zhuǎn)為主機 ,將自行轉(zhuǎn)為從機 ,并以從機方式工作 ,也可以手工切換回主機方式 ? ⑵ 如果采集 ?控制設備與操作站間通訊使用非總線型通訊介質(zhì)如 RS232,在這種情況下 ,一方面可以用 RS232/RS485轉(zhuǎn)換器使設備網(wǎng)變成總線型網(wǎng) ,前提是設備的通訊協(xié)議與設備的地址 ?型號有關 ,否則當向一臺設備發(fā)出數(shù)據(jù)請求時會引起多臺設備同時響應 ,容易引起混亂 ? 標準化 : 盡管目前尚沒有一個明確的國際 ?國內(nèi)標準用來規(guī)范組態(tài)軟件 ,但國際電工委員會IEC11313開放型 國際編程標準在組態(tài)軟件中起著越來越重要的作用 ,IEC11313用于規(guī)范 DCS 和 PLC 中提供的控制用編程語言 ,它規(guī)定了四種編程語言標準 (梯形圖 ?結(jié)構(gòu)化高級語言 ?方框圖 ?指令助記符 )? 此外 ,OLE(目標的連接與嵌入 )?OPC(過程控制用 OLE)是微軟公司的編程技術標準 ,目前也被廣泛地使用 ? TCP/IP 是網(wǎng)絡通訊的標準協(xié)議 ,被廣泛地應用于現(xiàn)場測控設備之間及測控設備與操作站之間的通訊 ? 每種操作系統(tǒng)的圖形界面都有其標準 ,例如 UNIX和微軟的 Windows都有本身的圖形標準 ? 組態(tài)軟件本身的標準 尚難統(tǒng)一 ,其本身就是創(chuàng)新的產(chǎn)物 ,處于不斷的發(fā)展變化之中 ,由于使用習慣的原因 ,早一些進入市場的軟件在用戶意識中已形成一些不成文的標準 ,成為某些用戶判斷另一種產(chǎn)品的 “ 標準 ” ? WinCC 組態(tài)軟件 西門子公司的 WinCC 是 Windows Control Center(視窗控制中心 )的簡稱 ? 它集成了 SCADA?組態(tài) ?腳本 (Script)語言和 OPC等先進技術 ,為用戶提供了 Windows操作系統(tǒng)(W1ndows 2021或 XP)環(huán)境下使用各種通用軟件的功能 ?WinCC 繼承了西門子公司的全集成自動 化 (TIA)產(chǎn)品的技術先進和無縫集成的特點 ? WinCC 的另一個特點在于其整體開放性 ,它可以方便地與各種軟件和用戶程序組合在一起 ,建立友好的人機界面 ,滿足實際需要 ?用戶也可將 WinCC 作為系統(tǒng)擴展的基礎 ,通過開放式接口 ,開發(fā)其自身需要的應用系統(tǒng) ? WinCC 因其具有獨特的設計思想而具有廣闊的應用前景 ?借助于模塊化的設計 ,能以靈活的方式對其加以擴展 ?它不僅能用于單用戶系統(tǒng) ,而且能構(gòu)成多用戶系統(tǒng) ,甚至包括多個服務器和客戶機在內(nèi)的分布式系統(tǒng) ?WinCC 集生產(chǎn)過程和自動化于一體 ,實現(xiàn)了相互間的集成 ? WinCC 組態(tài)軟件構(gòu)成及其特點 WinCC 承襲了西門子公司的 TIA 產(chǎn)品家族技術先進和相互間無縫集成的特點 ?這也就意味著 ,WinCC 不是孤立的軟件系統(tǒng) ,它時刻與以下系統(tǒng)集成在一起 ? ●與自動化系統(tǒng)的無縫集成 ?西門子公司的 PLC產(chǎn)品 ,經(jīng)歷了從早期致力于提高運行速度 ,到增強系統(tǒng)通信和聯(lián)網(wǎng)能力 ,再到融合了運動控制技術等諸多技術的 T 系列產(chǎn)品以及故障安全型的 F系統(tǒng)的發(fā)展階段 ?在這樣的背景下 ,WinCC 與相應的硬件系統(tǒng)緊密結(jié)合 ,通過統(tǒng)一的組態(tài)和編程 ?統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理及統(tǒng)一 的通訊 ,極大地降低了用戶軟 硬件組態(tài)的工程量 ,實現(xiàn)了整個產(chǎn)品范圍內(nèi)的高度集成 ? ● 與自動化網(wǎng)絡系統(tǒng)的集成 ?從現(xiàn)場總線 PROFIBUS 到工業(yè)以太網(wǎng) ,再到 PROFINET技術和基于組件的自動化技術 CBA(ComponentBased Automation),以及無線通訊解決方案 ,由于 WinCC 內(nèi)置了基于 S5/S7協(xié)議的通訊系統(tǒng) ,并提供了大量面向這些系統(tǒng)和技術的組件 ,從而為 WinCC和這些系統(tǒng)的最優(yōu)化通訊和良好的互操作性提供了保證 ?至于在 WinCC平臺上實現(xiàn)基于 PROFIBUS的診斷功能 ,以及基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡管理功能等 ,更是錦上添花之筆 ? ● 與 MES系統(tǒng)的集成 ?制造執(zhí)行系統(tǒng) MES(Manufacturing Execution Systems),作為連接企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)的橋梁 ,包含了生產(chǎn)訂單管理 ?原材料管理 ?生產(chǎn)運營記錄 ?設備管理 ?工廠信息管理 ?生產(chǎn)規(guī)范管理系統(tǒng)和實驗室信息管理等系統(tǒng) ,代表著現(xiàn)代化智能工廠發(fā)展的最新潮流 ?來自西門子公司的 MES 系統(tǒng) SIMATIC IT 正是代表這一潮流的優(yōu)秀系統(tǒng) ?通過適當?shù)倪m配系統(tǒng) ,WinCC 可以輕松地集成在該系統(tǒng)下 ?換言之 ,實施了基于 WinCC 的 HMI/SCADA 系統(tǒng) ,就為實施 MES 系統(tǒng)打下了堅實的 基礎 ? ● 與相應的軟硬件系統(tǒng)一起 ,實現(xiàn)系統(tǒng)級的診斷功能 ?診斷功能包括產(chǎn)品和系統(tǒng)的層次 ,貫穿于工程實施階段 ?調(diào)試階段和運行階段 ?配合適當?shù)能浻布到y(tǒng) ,WinCC 就可以方便地實現(xiàn)基于不同通訊協(xié)議 ?從軟件到硬件 ?從自動化站到操作站乃至整個 SCADA網(wǎng)絡的診斷 ? ●WinCC 不僅是可以獨立使用的 HMI/SCADA系統(tǒng) ,而且是西門子公司眾多軟件系統(tǒng)的重要組件 ?比如 ,WinCC 是西門子公司 DCS 系統(tǒng) PCS7的人機界面核心組件 ,也是電力系統(tǒng)監(jiān)控軟件 P?werCC 和能源自動化系統(tǒng) SICAM 的重要組成部分 ?這也許正是 WinCC在不到 10年的時間 ,發(fā)展成為 HMI/SCADA 軟件領域全球領導品牌的原因之一 ?二 ?堅持開放性和先進性高于一切的理念開放性和標準化是軟件系統(tǒng)的生命線 ?當 WinCC 作為與技術和行業(yè)無關的通用自動化系統(tǒng)信息軟件平臺時 ,這一點就顯得更為突出了 ?而WinCC,正是從以下三個方面體現(xiàn)出了其開放的特性 : ● 整個系統(tǒng)通過完整和豐富的編程系統(tǒng)實現(xiàn)了雙向的開放性 ?借助 C 腳本 ,WinCC幾乎可以通過 Win32 API 無限制地訪問到 Windows 操作系統(tǒng)及該平臺上各種應用的功能 ,這正是現(xiàn)代 SCADA 系統(tǒng)的魅力所在 。而 VB 腳 本則從易用性和開發(fā)的快速性上相得益彰 ?反過來 ,通過 ODK,WinCC的整個組態(tài)和運行系統(tǒng)又完全呈現(xiàn)給任何用戶自行開發(fā)的系統(tǒng) ,為希望以 WinCC 作為平臺軟件進行工廠管理級軟件和信息系統(tǒng)開發(fā)的用戶提供了絕佳的平臺 ? ● 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)全面開放 ?數(shù)據(jù)庫是 SCADA 系統(tǒng)的靈魂 ?從最基本的單用戶系統(tǒng)開始 ,WinCC 就內(nèi)置了高效的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) ?它既可與操作站部署在同一臺 PC 上 ,又可以緊耦合 (中央歸檔服務器 )或松耦合 (長期歸檔服務器 )的方式獨立于操作站配置 ?通過ADO,OI?EDB,SQL 等 ,WinCC 的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)完全開放 ,這 就為構(gòu)成靈活而高效的 IT 和商務系統(tǒng)做好了充分的準備 ? ● 廣泛采用最新的開放性軟件技術和標準 ,面向多種操作系統(tǒng)平臺 ?WinCC 是第一個完全基于 32位內(nèi)核的 HMI/SCADA 軟件 ,因而 ,各種開放和最新的軟件技術就成為WinCC 的代名詞 ?西門子公司作為 OPC 規(guī)范的五個發(fā)起公司之一 ,在各類產(chǎn)品中廣泛支持 OPC,WinCC 更是囊括了 OPCDA,OPCHDA,OPCASLE 和 OPCXML 等多種規(guī)范 ?與此同時 ,WinCC 支持包括 Windows C 正在內(nèi)的多種 Wind?ws 平臺 ,能滿足用戶從移動式設備(如 PDA)到遠程瘦 客戶機等各種應用需求 ? 3撥風控制裝置及撥風系統(tǒng)的設計 撥風裝置的原理設計 在現(xiàn)代化冶金企業(yè)中 ,高爐供風系統(tǒng)是非常重要的系統(tǒng) ,高爐供風系統(tǒng)的可靠性直接影響高爐的正常生產(chǎn) ?當運行的風機突然發(fā)生故障緊急停機時 ,如果此時正處在高爐出鐵前 ,則會引起高爐風口灌渣的惡性事故 ,高爐被迫緊急休風 ?然后 ,更換被灌渣的風口 ?風管等送風裝置 ,一般需要 8至 16h,還要經(jīng)過二至四天的爐況恢復 ,高爐才能恢復正常生產(chǎn) ,如果因風機跳閘引起高爐煤氣倒流發(fā)生爆炸 ,則直接威脅人身和設備安全 ? 由于風機故障停機往往具有突然性和不可預見 性 ,一般在幾十秒鐘之內(nèi)就會使風壓降至 pa 以下 ,而汽輪鼓風機的啟動 ,從啟動到正常需時 90分鐘左右 ,所以不可能預先采取開啟備用機等有效措施來防止高爐斷風 ,為避免高爐灌渣的惡性事故 ,結(jié)合鋼廠的實際 ,我決定在三座高爐供風管道之間設計撥風裝置 ,對所增設的撥風裝置既要保證動作的靈敏性 ,又要確保供風的可靠性 ,最終達到既保護高爐 ?又能使鼓風機安全運行的目的 ? 本章針對鋼廠高爐供風系統(tǒng)的實際情況 ,對撥風裝置的原理及撥風系統(tǒng)進行設計 ,并對撥風管道與閥門的設計與選擇進行了討論最后對如何控制撥風量進行了詳細的論述 ?根據(jù)我 們對高爐正常運行時工況的統(tǒng)計 ,目前各高爐的正常運行時所需冷風情況如下表 : 高爐 風量 (m3/min) 風 壓 (Mpa) (表壓力 ) 高爐側(cè) 風機吸入風量 1 4250 4700 2 4250 4700 3 4200 4800 4 4200 4800 通過上表我們可以看出 ,在正常情況下 ,4個風機的出力都能滿足彼此的需求 ,所以 ,在其中任意一臺風機出現(xiàn)故障的情況下 ,另一臺都能為其撥風 . ? 撥風系統(tǒng)的 工作原理設計 本撥風系統(tǒng)采用 S7300為三座高爐的四臺鼓風機 (一臺備用 )進行撥風的控制 ?在各鼓風機之間設撥風系統(tǒng) ,實現(xiàn)各鼓風系統(tǒng)風量及風壓的調(diào)配 ,三臺在線運行的鼓風機分別獨立為三座高爐送風母管供風 ,為避免鼓風機故障停機而造成高爐斷風事故 ,在三座高爐供風母管上特設雙向快速撥風閥組 ?當其中一臺正常運行機組出現(xiàn)故障而造成突然斷風時 ,通過管內(nèi)風壓 ?流量的測定 ,PLC 經(jīng)過檢測后 ,控制快速撥風閥組將另一個正常工作的供風母管的部分風量送入故障機組提供給供風母管 ,從而使得兩座高爐風壓維持在可導致冶高爐灌渣的風壓之上 ,最大程度減少經(jīng)濟損失 ? 我所設計的撥風裝 置結(jié)構(gòu)是在送風管道之間 ,兩兩安裝一條聯(lián)絡管道 ,并在其上安裝三個閥門 ,左右兩側(cè)為電動蝶閥 (該閥不參與撥風控制 ),正常處于開啟狀態(tài) 。在進行撥風閥檢修或試驗時 ,兩側(cè)的電動蝶閥關閉 ?中間為快速開啟撥風閥 ,正常處于關閉狀態(tài) 。當風機故障停機時撥風閥迅速開啟 ? 撥風裝置結(jié)構(gòu)圖 ? 撥風系統(tǒng)需求分析 高爐與鼓風機在正常工作運轉(zhuǎn)過程中對各項性能指標的要求比較嚴格 ,因此 ,撥風系統(tǒng)的設計既要滿足當高爐鼓風系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能及時通過 PLC 調(diào)配風量 ,也要考慮到各個參數(shù)的正常 ,一個鼓風機出現(xiàn)故障緊急停機后 ,為故障風機提供風量的鼓風機自 身不能因為向另外供風母管供風而超負荷運轉(zhuǎn) ,杜絕因為超負荷運轉(zhuǎn)而停機 ,造成事故的擴大化 ? 高爐不灌渣要求風壓不低于 ,風量不低于 2500N Minm3 ?當風機故障停機后 ,高爐進風口壓力自正常生產(chǎn)壓力降至判斷供風系統(tǒng)故障風壓 P1 的時間為 T1 ,再進一步降至維持極限生產(chǎn)的供風風壓 P2 的時間為 T2 ,這就要求撥風系統(tǒng)的啟動設計限定時間 TTT 12??? 內(nèi)完成撥風 ? 對于高爐爐容為 220