天铁炼铁厂3#高炉电气设备改造

张洁敏（天津天铁冶金集团有限公司炼铁厂，河北涉县056404）

0 引言

我公司3#高炉电气设备现场总线控制采用老式图尔克公司的模块，现在厂家已经不生产，面临着无备件更换的问题，相对于新型总线系统而言，故障率高，稳定性不高，存在数据传输丢包的情况，制约着高炉生产及稳定运行。监控总图运行长达十几年未有更新变化，画面杂乱，颜色较多，二级对话框较少，不够简洁直观，且操作工一直是键盘操作，较为落后，因此对3#高炉电气设备、监控组态进行系统技术升级改造。

1 技术原理

1.1 BL67工业总线概述

（1）工作运行环境温度范围-25～70℃，安全防护等级IP7。

（2）BL67总线模块支持数字量、模拟量、温度、RS232等接口，支持热插拔技术。

（3）BL67总线底板与传感器和执行器是无源连接，使用独立连接的底板可实现快速更换总线模块。

1.2 配置/参数

总线编址范围为0～63，网关模块上有2个旋码开关，一个为*10，另一个为*1，箭头指针指向需要设定的数字，完成设置模块地址。系统的传输速度是同PLC主站的传输速度设置相对应的。BL67模块选择19200波特率，传输速度自动检测。

3#高炉现场总线全部更换为图尔克BL67总线模块，将原来的4通道模块改为2通道总线，一个DP网关可带多个模块，数字量模拟量均可，模拟量模块8块以上时，需要加装24V模块，供电使用，否则供电不足时没有数据输出。

监控组态使用GE公司的Cimplicity 6.1组态软件，在原有的基础上开发鼠标操作，开关变成按钮，根据工艺要求，开关可调节为点动操作，原来的阀位状态是不可调节的，非开即关，停留不到中间位置，通过点击鼠标能够实现阀位一点一点的动作，调节更加准确，提高了设备的精度。趋势图中添加Y轴坐标，每一条曲线对应一个Y轴坐标，将起始点设定为不同的数值，曲线变化的趋势更加明了。

2 总线结构及注意事项

2.1 高炉总线结构

3#高炉系统的关键在于PLC主机入口处存在瓶颈现象。由于高炉现场设备众多，且分布比较分散，数字量模拟量信号进入PLC后，必须经过模拟/数字，数字/模拟相互的转换，造成信号精确度有所降低，以至于PLC的循环扫描周期加长，不利于PLC抽出空闲时间来进行程序优化工作，导致整个系统性能下降，严重影响到高炉各种信号的实时性传输，从而可能会影响到整个高炉电气自动化控制系统的整体的稳定性、可靠性。高炉现场的总线布置图见图1。

以上每层平台都有自己独立的总线控制系统，总线一进一出呈总线型拓扑结构，以终端电阻为终点，形成环路，PLC总线模板采集现场的实时数据反馈给CPU进行处理及控制。

2.2 总线检修注意事项

（1）查看BL67总线设备状态是否正常。电源灯总线灯绿色表示正常，红色则为故障，诊断灯闪烁表示存在端子未接线无设备连接，不影响总线系统。

（2）总线头里的接线是否有短接或断开、屏蔽未接等现象。在现场检修过程中，如果设备正常运转，但网关指示灯上有的为红灯，则需要先打开总线头，查看线路是否正常，有无断开、屏蔽线断等现象，接线柱出线是否牢固是否正确。

（3）模板与底座是否接触完好。BL67总线模板的网关带底座，其他模板一个接一个往上插入，若接触不好，未插到底部，则找不到设备，指示灯也为红灯。

（4）定期检查设备是否牢固，有松动现象。底板固定要牢固，螺丝定期紧固。

图1 高炉总线分布图

（5）终端电阻插要插到最后一站，即地址最大的站。如果是编码器设备，则不需要终端，编码器可以设置为终端设备，从而形成回路，总线回路正常。

3 组态监控

GE组态软件Cimplicity 6.1由美国通用公司开发，用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件。它是基于微软Microsoft 32位Windows平台上运行的，通过可编程控制系统ME软件对现场数据进行采集处理，组态根据ME控制，建立工程，制作动画显示、开关按钮操作等多种方式，提供了大量的图形库，Cimplicity 6.1广泛应用于电气自动化领域。

3.1 创建工程

打开CIMPLICITY HMI6.1软件新建工程，输入自定义的工程名，添加设备，设定与PLC的IP地址相同的地址，进行匹配，其次选择TCP/IP协议，也可建立TCP/IP1，供多个设备选用。建点，输入点的实际地址，可以是单个点，也可以是数组。数据源选系统源等配置信息，数据库中添加数据表，设定表属性，数据读取的时间间隔，数据清除的周期等参数，基本参数设定完好后保存更新，启动工程，连接到PLC。工程建立，在工程（Project）里添加设备，制作图形。制作按钮，实现点动控制，编写脚本，鼠标按下则可编程控制系统，该点一直有输出高电平控制阀位开启或关闭，随时可抬起鼠标，高电平变为低电平，无输出，阀位停止开启或关闭，卷扬系统中高炉下密阀更换时，需要频繁调节位置，鼠标操作实现了点动控制，可停留在任何位置，方便机械设备调试，设备精度也提高了，改变了原来键盘操作只能开或关的问题。CIMPLICITY图形库中按钮颜色的变化只能体现在按钮的字体上，按钮本身不能改变颜色，对操作人员来说不够直观。针对该问题，我们将同一个按钮设计成两种颜色，在可见框中输入不同的数值，定义红色按钮为停止，即低电平数值为0，绿色按钮为高电平，数值为1，按钮的事件均为鼠标按下，执行对应的脚本，实现按钮颜色变化控制。

3.2 趋势图

在database中创建数据表，表中建立数组点，点属性要选择ALL，这样数组中的点才能都被定义。例如R1500数组有20个点，点属性对话框要点击全部，左侧对话框出现0-19，表示20个元素都被定义到数据表中。趋势图点击定义好的数据表，在从数据表中选出需要的点，例如上升管温度东南西北，r1500代表东南，r1501东北，r1502西南，r1503西北，这4个点的温度正常情况差别不大，曲线存在重合现象，温度上下1～2℃变化是看不出的，不方便工长进行炉况分析，为此设计了4个Y轴坐标，每一个温度对应一个Y轴，Y轴坐标的范围起始点定义为不同的数值，但是量程一致，这样就出现4条不同的曲线，没有交叉，没有重合，即便数值相同或相近，反映到趋势图中也是不同的曲线，直观，清楚的反应了温度变化趋势，方便工长根据曲线判断炉子内的情况，更好的控制高炉，提高冶炼水平。

4 结束语

作为通用型的工具性软件，组态监控的制作在电气自动化系统中始终处于“承上启下”的地位。如果涉及到现场实时数据的采集，则会考虑用组态软件。正因为如此，组态软件几乎应用于所有的工业监控系统中。3#高炉电气设备升级改造，组态监控整合后，投产运行稳定，操作简化，现已逐现步推广到其他高炉使用。