转炉辅助区域综合管控系统的开发

商桂梅

（济钢集团有限公司 自动化信息技术公司，山东 济南250101）

1 前言

近几年，我国炼钢自动化系统得到很大加强，但在实际工程建设中，往往只注重主体部分的建设，忽略了辅助系统部分的管控建设。辅助系统作为炼钢系统的一部分，建设综合管控系统可进一步提高生产、调度、管理的管控一体化水平，更好地提高生产效率，降低事故发生率，减少故障处理时间。济钢通过采用自动化技术、计算机信息技术、网络技术，开发了转炉辅助区域建设综合管控系统，主要包括基础自动化系统和综合信息管控系统。

2 基础自动化系统

基础自动化系统包括煤气回收储存、水处理、空压机等系统，采用电仪一体化（电气、仪表共用）的PLC控制，由HMI人机界面、控制系统及相关的环型工业以太网组成，主要完成生产过程数据采集、顺序控制、监控操作、数据通信。自动化控制系统由5套主PLC及多个ET200站组成，主站与从站采用Profibus DP通讯，控制站与监控站采用以太网通讯，除厂家集成设备之外，控制系统划分为3个子系统：煤气回收系统、空压机站系统和水处理系统。

3个子系统完成各自工艺设备的电气控制和仪表控制，其中电气部分主要包括本工艺设备所属电机以及电动阀等；仪表部分主要包括本生产工艺流程所涉及的温度、压力、流量、液位、柜位等检测与控制。通过PLC和HMI实现对现场在线设备及工艺参数的实时检测与监控、优化运算、逻辑控制、回路调节、保安联锁、事故信号记录与报警管理、历史数据存储、报表打印、实时趋势等功能。

自动控制系统由CPU主站、ET200从站组成，主站和从站通过Profibus DP总线连接，这样在保证控制性能的基础上又兼顾了设备分散而产生的问题，节省大量电缆的投资。系统之间以及与操作站的连接采用光纤环网，各区域计算机接到本地交换机上，各地的交换机通过光缆连接在一起构成冗余环网，使数据可靠地传递，系统具有较高的安全性。

系统硬件为西门子公司PLC，上位和下位分别采用Wincc7.0和Step7作为编程开发工具，具有高性能、高可靠性、兼容性、易于升级和系统开放等优点，并支持多种体系结构，提供广泛的多种层次及协议的通讯能力。

监控软件采用Wincc监控软件，运行在Windows XP平台上，可实现数据存储、数据处理和用户接口等功能。HMI登陆、退出、帮助按钮，并赋予操作人员不同的操作级别：操作人员操作权限，维护工程师维护权限，系统工程师编程组态权限。

3 综合管控信息系统

综合管控信息系统是集数据通信、处理、采集、控制为一体的综合数据应用系统，系统设计首先考虑工作环境，采用成熟技术及成熟设备，关键设备采用冗余配置确保整个系统的可靠性。

针对综合管控系统对数据的实时性、稳定性的要求，需要搭建成一个独立的控制网络，确保高可靠性，核心部件实现多重冗余。现场使用工业级交换机，系统架构需要支持多种网络拓扑结构，支持VLAN、组播控制和Port Priority（端口优先级）设置。网络安装和故障诊断比较方便，具有开放性和可扩展性、严格的安全保证。项目整体结构框图见图1。

3.1 信息管控系统软硬件组成

综合管控信息平台硬件采用1台数据库服务器和1台应用服务器，与外网接口采用Netscreen防火墙与办公网络联通，以保证安全。

图1 系统结构框图

综合管控信息平台软件采用的是Oracle 10g数据库，SCADA服务器作为Oracle客户端直接将综合管控所需数据写入数据库服务器。系统应用软件采用Browser/Server结构，基于J2EE和.NET开发平台，应用ASP.NET、Web Form、服务器控件、COM+、Web Service、C#/VB.NET、Internet信息服务、ADO.NET、Oracle/SQL Server等技术，完成了综合管控信息平台应用软件功能。

3.2 信息管控系统功能

3.2.1 接口管理

综合管控信息平台在转炉辅助区域综合管控系统处于中间的环节，它既要与SCADA采集系统进行数据通讯，又要对外发布数据，因此接口的管理在整个系统中十分重要。根据需要，采集的数据每隔1 min上传综合管控信息平台1次，鉴于传输量不是很大，采用了文件传输的方式，并对通讯中可能出现的异常各种情况进行了有效处理，保证了数据传输的及时性和准确性。

3.2.2 生产运行管理

生产调度运行管理模块主要包括调度日志管理和事故预案管理以及生产信息统计分析部分。

调度值班日志管理主要包括调度值班日志的编制、查询和打印。调度值班日志编写时根据调度类型、调度的班次、总值班长、交班人员、接班人员信息作为基本信息输入到调度日志基本信息表中，将运行情况登记信息输入到调度日志运行情况表中，也可以加载附件，将重要交代信息输入到调度日志交代情况表中，交班者和接班者的信息从人员信息表中获得，用户通过选择进行确定。用户可根据日期、班次、调度类型来构造查询条件从调度日志基本信息表、调度日志运行情况表、调度日志交代情况表中将满足条件的信息检索出来，并将检索出的信息显示，检索信息不能编辑、修改，可通过选择打印按钮进行打印输出。

事故预案管理是根据用户提供的事故预案，将提供用户能源事故预案管理功能。有紧急情况发生时，用户可以通过能源事故预案管理系统，迅速查询到事故处理预案，为解决问题提供依据。

综合管控信息系统对生产工序煤气、水、气发生量、使用量自动采集、统计、分析，并生成生产信息统计报表，可提供用户查询和管理人员检索，实现转炉辅助区域生产数据人工抄录向计算机自动抄录的过渡，提高了数据的快捷性、详细性（合算到工序），杜绝了人为因素造成的偏差。

3.2.3 故障诊断

为实现设备故障信息的全记录，采用PLC程序和管控平台故障诊断相结合的方式来完成故障智能诊断。程序循环对采集到的数据进行分析，当程序判断设备运行状态反馈点为“非”时，会通过分析PLC程序中捕捉到的故障变量信息，自动将设备故障停机信息写入数据库中。管控平台系统通过Web方式把出现的问题发布到网上，并可提供故障日志查询及故障频度分析信息供管理及维护人员查阅。

故障诊断程序的开发实现了设备故障的全面记录，为维护人员快速锁定故障原因提供了条件，从而可以缩短故障处理时间。故障信息的统计分析，提示技术人员哪些设备容易出现问题，为技术改造提供参考，以保证产线后续的稳定运行。

3.2.4 系统设置

综合管控平台设置包括工序工位维护，上传标签点管理，报表模板维护，抄表表具维护，供需实绩项目制定及用户、角色、权限的管理。

工序工位的维护主要是对要参与计划过程管理和分析预测得主要工序维护，达到灵活统计各工序供需实绩的目的；上传标签点管理主要定义采集系统上传的数据包含哪些、属于那种能源介质，标签点的属性是什么（累计还是瞬时）；该系统最大的特点是报表修改方便、灵活，如果报表格式有改动，修改后上传即可；抄表表具维护是对因各种原因暂时无法采集的表具进行手工抄表，以保证系统数据的完整；供需实绩项目制定是制定各工序与所对应采集数据的对应关系，可根据实际的应用情况对采集点数据进行计算处理。

4 结语

转炉辅助区域综合管控系统在2012年2—6月在河北某钢厂进行全面的调试实施，完成了系统功能目标，实现了对炼钢厂供水管网新水补水系统、软水系统供水量、环水系统、使用量自动采集分析存储、实时监视、管理与调度，建立设备状态的实时监控、检测、并记录保存，增加完善的设备硬件诊断及网络通讯诊断功能，实现各区域系统设备集中监控与远程操作，并可提供煤气、水、气原始核算数据的积累、分析及估计，便于及时进行供水系统平衡与调整。