【導(dǎo)讀】況,就極易會造成高爐“坐料”?“風(fēng)口灌渣”等惡性事故,嚴(yán)重影響高爐生產(chǎn),不僅會。造成設(shè)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(gè)企業(yè)。穩(wěn)定生產(chǎn)和企業(yè)高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)具有重大安全保障和經(jīng)濟(jì)效益?高爐正常生產(chǎn),同時(shí)不影響提供撥風(fēng)的機(jī)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(diǎn)及組態(tài)軟件體系結(jié)。閥門的選擇和撥風(fēng)量的控制機(jī)算.此外,本文從撥風(fēng)控制系統(tǒng)出發(fā),應(yīng)用西門。投入實(shí)際生產(chǎn)來檢驗(yàn)其是否符合生產(chǎn)需求,并作出總結(jié).

　　

【正文】 要對應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)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(shí)時(shí)多任務(wù) ?接口開放 ?使用靈活 ?功能多樣 ?運(yùn)行可靠的特點(diǎn) ? 組態(tài)軟件的發(fā)展方向 實(shí)時(shí)多任務(wù) : 實(shí)時(shí)性是指工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該具有的能夠在限定的時(shí)間內(nèi)對外來事件作出反應(yīng)的特性 ?工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及監(jiān)控組態(tài)軟件具有時(shí)間驅(qū)動(dòng)能力和事件驅(qū)動(dòng)能力 ,即在按一定的周期時(shí)間對 所有事件進(jìn)行巡檢掃描的同時(shí) ,可以隨時(shí)響應(yīng)事件的中斷請求? 實(shí)時(shí)性一般都要求計(jì)算機(jī)具有多任務(wù)處理能力 ,以便將測控任務(wù)分解成若干并行執(zhí)行的多個(gè)任務(wù) ,加速程序執(zhí)行速度 ? 高可靠性 : 在計(jì)算機(jī) ?數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備及正常工作的情況下 ,如果供電系統(tǒng)正常 ,當(dāng)監(jiān)控組態(tài)軟件的目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)所占的系統(tǒng)資源不超負(fù)荷時(shí) ,則要求軟件系統(tǒng)的平均無故障時(shí)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(shù)構(gòu)成雙機(jī)乃至多機(jī)備用系統(tǒng) ?冗余技術(shù)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(shù) ,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(shù)就是用更多的經(jīng)濟(jì)投入和技術(shù)投入來獲取系統(tǒng)可能具有的更高的可靠性指標(biāo) ? 以力控 174。軟件運(yùn)行系統(tǒng)的雙機(jī)熱備功能為例 ,可以指定一臺機(jī)器為主機(jī) ,另一臺作為從機(jī) ,從機(jī)內(nèi)容與主機(jī)內(nèi)容實(shí)時(shí)同步 ,主從機(jī)可在同時(shí)操作 ?從機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)視主機(jī)狀態(tài) ,一旦發(fā)現(xiàn)主機(jī)停止響應(yīng) ,便接管控制 ?從而提高系統(tǒng)的可靠性 實(shí)現(xiàn)雙機(jī)冗余可以根據(jù)具體設(shè)備情況選擇如下幾種形式 : ⑴ 如果采集 ?控制設(shè)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(shè)備的操作站均需單獨(dú)配備 I/O 適配器 ,直接連入設(shè)備網(wǎng)即可 ,如圖12所示 ? ① 開始運(yùn)行時(shí)從機(jī)首先向主機(jī)數(shù)據(jù)庫注冊 ,向主機(jī)發(fā)送同步請求 ? ② 當(dāng)主機(jī)正常工作時(shí) ,從機(jī)不斷向主機(jī)發(fā)送請求 ? ③ 當(dāng)主機(jī)正常工作時(shí) ,從機(jī)不進(jìn)行任何運(yùn)算 ,I/O SERVER 不起動(dòng) ,但是可以接受用戶操作 ,操作結(jié)果直接送往主機(jī) ? ④ 當(dāng)主機(jī)在一定時(shí)間內(nèi) (超時(shí)時(shí)間 )不響應(yīng)從機(jī)的同步請求時(shí) ,從機(jī)便接管控制 ,停止向主機(jī)發(fā)送同步請求 ,啟動(dòng) I/O SERVER ?這時(shí)從機(jī)將變?yōu)橹鳈C(jī) ⑤ 當(dāng)故障的主機(jī)重新啟動(dòng)后 ,發(fā)現(xiàn)從機(jī)已經(jīng)轉(zhuǎn)為主機(jī) ,將自行轉(zhuǎn)為從機(jī) ,并以從機(jī)方式工作 ,也可以手工切換回主機(jī)方式 ? ⑵ 如果采集 ?控制設(shè)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(shè)備網(wǎng)變成總線型網(wǎng) ,前提是設(shè)備的通訊協(xié)議與設(shè)備的地址 ?型號有關(guān) ,否則當(dāng)向一臺設(shè)備發(fā)出數(shù)據(jù)請求時(shí)會引起多臺設(shè)備同時(shí)響應(yīng) ,容易引起混亂 ? 標(biāo)準(zhǔn)化 : 盡管目前尚沒有一個(gè)明確的國際 ?國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn) (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(biāo)的連接與嵌入 )?OPC(過程控制用 OLE)是微軟公司的編程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ,目前也被廣泛地使用 ? TCP/IP 是網(wǎng)絡(luò)通訊的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 ,被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)場測控設(shè)備之間及測控設(shè)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(biāo)準(zhǔn) ,例如 UNIX和微軟的 Windows都有本身的圖形標(biāo)準(zhǔn) ? 組態(tài)軟件本身的標(biāo)準(zhǔn) 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(xí)慣的原因 ,早一些進(jìn)入市場的軟件在用戶意識中已形成一些不成文的標(biāo)準(zhǔn) ,成為某些用戶判斷另一種產(chǎn)品的 “ 標(biāo)準(zhǔn) ” ? 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(jìn)技術(shù) ,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(dòng) 化 (TIA)產(chǎn)品的技術(shù)先進(jìn)和無縫集成的特點(diǎn) ? WinCC 的另一個(gè)特點(diǎn)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(jī)界面 ,滿足實(shí)際需要 ?用戶也可將 WinCC 作為系統(tǒng)擴(kuò)展的基礎(chǔ) ,通過開放式接口 ,開發(fā)其自身需要的應(yīng)用系統(tǒng) ? WinCC 因其具有獨(dú)特的設(shè)計(jì)思想而具有廣闊的應(yīng)用前景 ?借助于模塊化的設(shè)計(jì) ,能以靈活的方式對其加以擴(kuò)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(gè)服務(wù)器和客戶機(jī)在內(nèi)的分布式系統(tǒng) ?WinCC 集生產(chǎn)過程和自動(dòng)化于一體 ,實(shí)現(xiàn)了相互間的集成 ? WinCC 組態(tài)軟件構(gòu)成及其特點(diǎn) WinCC 承襲了西門子公司的 TIA 產(chǎn)品家族技術(shù)先進(jìn)和相互間無縫集成的特點(diǎn) ?這也就意味著 ,WinCC 不是孤立的軟件系統(tǒng) ,它時(shí)刻與以下系統(tǒng)集成在一起 ? ●與自動(dòng)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(yùn)行速度 ,到增強(qiáng)系統(tǒng)通信和聯(lián)網(wǎng)能力 ,再到融合了運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)等諸多技術(shù)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(yīng)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(shí)現(xiàn)了整個(gè)產(chǎn)品范圍內(nèi)的高度集成 ? ● 與自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)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(shù)和基于組件的自動(dòng)化技術(shù) 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(shù)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(shí)現(xiàn)基于 PROFIBUS的診斷功能 ,以及基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)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(yùn)營記錄 ?設(shè)備管理 ?工廠信息管理 ?生產(chǎn)規(guī)范管理系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)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(dāng)?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(shí)施了基于 WinCC 的 HMI/SCADA 系統(tǒng) ,就為實(shí)施 MES 系統(tǒng)打下了堅(jiān)實(shí)的 基礎(chǔ) ? ● 與相應(yīng)的軟硬件系統(tǒng)一起 ,實(shí)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(shí)施階段 ?調(diào)試階段和運(yùn)行階段 ?配合適當(dāng)?shù)能浻布到y(tǒng) ,WinCC 就可以方便地實(shí)現(xiàn)基于不同通訊協(xié)議 ?從軟件到硬件 ?從自動(dòng)化站到操作站乃至整個(gè) SCADA網(wǎng)絡(luò)的診斷 ? ●WinCC 不僅是可以獨(dú)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(jī)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(dòng)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(shí)間 ,發(fā)展成為 HMI/SCADA 軟件領(lǐng)域全球領(lǐng)導(dǎo)品牌的原因之一 ?二 ?堅(jiān)持開放性和先進(jìn)性高于一切的理念開放性和標(biāo)準(zhǔn)化是軟件系統(tǒng)的生命線 ?當(dāng) WinCC 作為與技術(shù)和行業(yè)無關(guān)的通用自動(dòng)化系統(tǒng)信息軟件平臺時(shí) ,這一點(diǎn)就顯得更為突出了 ?而WinCC,正是從以下三個(gè)方面體現(xiàn)出了其開放的特性 : ● 整個(gè)系統(tǒng)通過完整和豐富的編程系統(tǒng)實(shí)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(yīng)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(gè)組態(tài)和運(yùn)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(jìn)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(wù)器 )或松耦合 (長期歸檔服務(wù)器 )的方式獨(dú)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(wù)系統(tǒng)做好了充分的準(zhǔn)備 ? ● 廣泛采用最新的開放性軟件技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn) ,面向多種操作系統(tǒng)平臺 ?WinCC 是第一個(gè)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(shù)就成為WinCC 的代名詞 ?西門子公司作為 OPC 規(guī)范的五個(gè)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(shí) ,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(dòng)式設(shè)備(如 PDA)到遠(yuǎn)程瘦 客戶機(jī)等各種應(yīng)用需求 ? 3撥風(fēng)控制裝置及撥風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 撥風(fēng)裝置的原理設(shè)計(jì) 在現(xiàn)代化冶金企業(yè)中 ,高爐供風(fēng)系統(tǒng)是非常重要的系統(tǒng) ,高爐供風(fēng)系統(tǒng)的可靠性直接影響高爐的正常生產(chǎn) ?當(dāng)運(yùn)行的風(fēng)機(jī)突然發(fā)生故障緊急停機(jī)時(shí) ,如果此時(shí)正處在高爐出鐵前 ,則會引起高爐風(fēng)口灌渣的惡性事故 ,高爐被迫緊急休風(fēng) ?然后 ,更換被灌渣的風(fēng)口 ?風(fēng)管等送風(fēng)裝置 ,一般需要 8至 16h,還要經(jīng)過二至四天的爐況恢復(fù) ,高爐才能恢復(fù)正常生產(chǎn) ,如果因風(fēng)機(jī)跳閘引起高爐煤氣倒流發(fā)生爆炸 ,則直接威脅人身和設(shè)備安全 ? 由于風(fēng)機(jī)故障停機(jī)往往具有突然性和不可預(yù)見 性 ,一般在幾十秒鐘之內(nèi)就會使風(fēng)壓降至 pa 以下 ,而汽輪鼓風(fēng)機(jī)的啟動(dòng) ,從啟動(dòng)到正常需時(shí) 90分鐘左右 ,所以不可能預(yù)先采取開啟備用機(jī)等有效措施來防止高爐斷風(fēng) ,為避免高爐灌渣的惡性事故 ,結(jié)合鋼廠的實(shí)際 ,我決定在三座高爐供風(fēng)管道之間設(shè)計(jì)撥風(fēng)裝置 ,對所增設(shè)的撥風(fēng)裝置既要保證動(dòng)作的靈敏性 ,又要確保供風(fēng)的可靠性 ,最終達(dá)到既保護(hù)高爐 ?又能使鼓風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行的目的 ? 本章針對鋼廠高爐供風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)際情況 ,對撥風(fēng)裝置的原理及撥風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì) ,并對撥風(fēng)管道與閥門的設(shè)計(jì)與選擇進(jìn)行了討論最后對如何控制撥風(fēng)量進(jìn)行了詳細(xì)的論述 ?根據(jù)我 們對高爐正常運(yùn)行時(shí)工況的統(tǒng)計(jì) ,目前各高爐的正常運(yùn)行時(shí)所需冷風(fēng)情況如下表 : 高爐 風(fēng)量 (m3/min) 風(fēng) 壓 (Mpa) (表壓力 ) 高爐側(cè) 風(fēng)機(jī)吸入風(fēng)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(gè)風(fēng)機(jī)的出力都能滿足彼此的需求 ,所以 ,在其中任意一臺風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障的情況下 ,另一臺都能為其撥風(fēng) . ? 撥風(fēng)系統(tǒng)的 工作原理設(shè)計(jì) 本撥風(fēng)系統(tǒng)采用 S7300為三座高爐的四臺鼓風(fēng)機(jī) (一臺備用 )進(jìn)行撥風(fēng)的控制 ?在各鼓風(fēng)機(jī)之間設(shè)撥風(fēng)系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)各鼓風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量及風(fēng)壓的調(diào)配 ,三臺在線運(yùn)行的鼓風(fēng)機(jī)分別獨(dú)立為三座高爐送風(fēng)母管供風(fēng) ,為避免鼓風(fēng)機(jī)故障停機(jī)而造成高爐斷風(fēng)事故 ,在三座高爐供風(fēng)母管上特設(shè)雙向快速撥風(fēng)閥組 ?當(dāng)其中一臺正常運(yùn)行機(jī)組出現(xiàn)故障而造成突然斷風(fēng)時(shí) ,通過管內(nèi)風(fēng)壓 ?流量的測定 ,PLC 經(jīng)過檢測后 ,控制快速撥風(fēng)閥組將另一個(gè)正常工作的供風(fēng)母管的部分風(fēng)量送入故障機(jī)組提供給供風(fēng)母管 ,從而使得兩座高爐風(fēng)壓維持在可導(dǎo)致冶高爐灌渣的風(fēng)壓之上 ,最大程度減少經(jīng)濟(jì)損失 ? 我所設(shè)計(jì)的撥風(fēng)裝 置結(jié)構(gòu)是在送風(fēng)管道之間 ,兩兩安裝一條聯(lián)絡(luò)管道 ,并在其上安裝三個(gè)閥門 ,左右兩側(cè)為電動(dòng)蝶閥 (該閥不參與撥風(fēng)控制 ),正常處于開啟狀態(tài) 。在進(jìn)行撥風(fēng)閥檢修或試驗(yàn)時(shí) ,兩側(cè)的電動(dòng)蝶閥關(guān)閉 ?中間為快速開啟撥風(fēng)閥 ,正常處于關(guān)閉狀態(tài) 。當(dāng)風(fēng)機(jī)故障停機(jī)時(shí)撥風(fēng)閥迅速開啟 ? 撥風(fēng)裝置結(jié)構(gòu)圖 ? 撥風(fēng)系統(tǒng)需求分析 高爐與鼓風(fēng)機(jī)在正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)過程中對各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求比較嚴(yán)格 ,因此 ,撥風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)既要滿足當(dāng)高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)通過 PLC 調(diào)配風(fēng)量 ,也要考慮到各個(gè)參數(shù)的正常 ,一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障緊急停機(jī)后 ,為故障風(fēng)機(jī)提供風(fēng)量的鼓風(fēng)機(jī)自 身不能因?yàn)橄蛄硗夤╋L(fēng)母管供風(fēng)而超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) ,杜絕因?yàn)槌?fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)而停機(jī) ,造成事故的擴(kuò)大化 ? 高爐不灌渣要求風(fēng)壓不低于 ,風(fēng)量不低于 2500N Minm3 ?當(dāng)風(fēng)機(jī)故障停機(jī)后 ,高爐進(jìn)風(fēng)口壓力自正常生產(chǎn)壓力降至判斷供風(fēng)系統(tǒng)故障風(fēng)壓 P1 的時(shí)間為 T1 ,再進(jìn)一步降至維持極限生產(chǎn)的供風(fēng)風(fēng)壓 P2 的時(shí)間為 T2 ,這就要求撥風(fēng)系統(tǒng)的啟動(dòng)設(shè)計(jì)限定時(shí)間 TTT 12??? 內(nèi)完成撥風(fēng) ? 對于高爐爐容為 220