摘要：介紹承鋼2500m3高爐基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)及其網(wǎng)絡(luò)配置，根據(jù)所配PCS7系統(tǒng)的特點(diǎn)開發(fā)了用戶自定義功能庫。系統(tǒng)順利投產(chǎn)，該庫的使用很大的提高了軟件工作效率，便于統(tǒng)一維護(hù)程序庫，集中更新，保證了多項(xiàng)目數(shù)據(jù)的一致性。
關(guān)鍵詞：高爐；PCS7；用戶自定義功能庫；
Abstract :This paper introduces that the configuration and the network for 2500m3 BFB fundamental control system in CHENGDE Iron and Steel Ltd.. We build up our user defined Library in our project with PCS7 software. After having put into production successfully, it confirmed that our library improves the programming efficiency, is easy to maintenance and up date the library, ensures the consistency of data in the multi-project.
Key Words : BFB；PCS7;User Defined Library
1. 項(xiàng)目簡介
承鋼5號高爐煉鐵車間的規(guī)模為一座2500m3高爐及其所屬輔助設(shè)施。主要工藝包括：2500m3高爐主體工藝設(shè)施，其中爐頂采用無料鐘串罐方式，熱風(fēng)爐系統(tǒng)采用3座頂燃式熱風(fēng)爐和2座預(yù)熱爐的方式；高爐循環(huán)水泵站；高爐噴煤制粉站；高爐除塵設(shè)施；槽上供料設(shè)施,鼓風(fēng)機(jī)站,空壓機(jī)站,鍋爐房等。本項(xiàng)目的控制范圍涉及上述工藝系統(tǒng)及其所屬輔助工藝設(shè)備。工藝總貌如圖1所示。
承鋼5號高爐的基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)是典型的電儀合一的大型高爐控制系統(tǒng)，具有較高的控制水平，系統(tǒng)包括：礦槽控制系統(tǒng)、爐頂控制系統(tǒng)、高爐本體控制系統(tǒng)、熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)、出鐵場控制系統(tǒng)、布袋除塵控制系統(tǒng)、水沖渣控制系統(tǒng)、煤粉制備控制系統(tǒng)、煤粉噴吹控制系統(tǒng)、高爐水處理控制系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)站及其水處理控制系統(tǒng)、煤氣柜控制系統(tǒng)、鍋爐控制系統(tǒng)等。
圖1：高爐工藝總貌
2. 控制系統(tǒng)構(gòu)成
本工程的控制系統(tǒng)考慮了SIEMENS公司“全集成自動化”的理念，不僅選用了標(biāo)準(zhǔn)的PCS7控制控制站和操作站及相應(yīng)軟件，還選用了SCALANCE系列的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，其中包括冗余AS控制器4套，標(biāo)準(zhǔn)AS控制器11套，具有熱插拔功能的ET200M單元62套，Y-Link耦合器1套，OS SERVER 硬件及軟件1對（套），OS CLIENT硬件及軟件10套，OS 單站硬件及軟件14套，ES 工程師站硬件及軟件9套，SCALANCE各系列交換機(jī)21臺以及網(wǎng)絡(luò)附件若干。控制系統(tǒng)配置圖如圖2所示：（公輔系統(tǒng)從略）
圖2：控制系統(tǒng)配置圖
各控制站、控制站與操作站之間采用工業(yè)以太網(wǎng)連接。其中，高爐主體部分為1000M光纖環(huán)網(wǎng)，操作站為SERVER/CLIENT結(jié)構(gòu)，設(shè)有冗余SERVER對和工程師站，在PlantBus和TerminalBus環(huán)網(wǎng)中選用了SCALANCE X414-3系列的1000M冗余管理型交換機(jī)；其它公輔系統(tǒng)以100M光纖星型方式接入主環(huán)網(wǎng)，該部分選用了SCALANCE X200系列的交換機(jī)。
控制器部分，對于礦槽系統(tǒng)、爐頂系統(tǒng)、高爐本體系統(tǒng)、熱風(fēng)爐系統(tǒng)等高爐主體部分選用AS417-4-2H組件包（雙電源模塊、雙CPU模塊，雙以太網(wǎng)通訊模塊、雙PROFIBUS通訊網(wǎng)絡(luò)），其它公輔系統(tǒng)選用AS414-3組件包。ET200M I/O部分選用帶有熱插拔功能的有源背板和具有高性能的接口模塊IM153-2HF，對于熱備系統(tǒng)則選用雙電源模塊、雙總線接口模塊。
工程師站、操作員站（包括SERVER、CLIENT、單站）均選用預(yù)裝有PCS7軟件的SIEMENS IL43系列工控機(jī)。
對于熱備系統(tǒng)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，選用Y-LINK將具有PROFIBUS接口的傳動裝置和編碼器接入并實(shí)現(xiàn)切換的功能。
本系統(tǒng)還留有于二級系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口，通過SCALANCE X200系列交換機(jī)連接至主環(huán)網(wǎng)并通過SCALANCE S硬件防火墻隔離。
3. 控制系統(tǒng)完成的功能－用戶自定義功能庫
在PCS7所提供的功能庫的基礎(chǔ)上，我們對其進(jìn)行了延伸和擴(kuò)展，開發(fā)了適合冶金行業(yè)特別是高爐控制方面的自定義功能庫。通過使用該功能庫，工程師一次性的編程即可完成如下工作：
如圖3所示的礦槽系統(tǒng)流程圖中包括了各種電機(jī)、電磁閥、電動閥等69個(gè)電氣回路，都是通過在CFC中調(diào)用自定義功能庫中相應(yīng)類型的功能塊并編譯OS自動上傳至流程畫面的。下面結(jié)合不可逆電機(jī)塊MOTOR_NR介紹自定義功能庫實(shí)現(xiàn)的功能。
圖3：礦槽系統(tǒng)流程圖
3．1．AS中的功能塊類型（block types）
首先需要定義功能塊的特性、聲明功能塊參數(shù)和本地變量。在這部分中，我們注重考慮了功能塊頭和功能塊參數(shù)中報(bào)警和OCM（operator control and monitor）這兩個(gè)屬性，以便可以將需要的變量狀態(tài)和報(bào)警消息顯示在block icon或faceplate上。例如電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、連鎖狀態(tài)、處于何種被控方式、是否處在報(bào)警狀態(tài)等，都可以通過定義功能塊管腳的OCM屬性上傳。還定義了功能塊管腳的文本屬性，從而可以在功能塊實(shí)例對應(yīng)管腳的屬性對話框中組態(tài)用于在OS上顯示的文本。如圖4中所示，由于在聲明參數(shù)屬性的代碼中定義了參數(shù)MONITOR、TIME_ON的文本屬性，因而可以在MONITOR管腳的的屬性對話框中定義當(dāng)MONITOR=0時(shí)顯示“監(jiān)視切除”，當(dāng)MONITOR=1時(shí)顯示“監(jiān)視投入”；在TIME_ON管腳的屬性對話框中定義其用于顯示的標(biāo)簽名“監(jiān)視時(shí)間”和單位“秒”。這樣使得大量用于顯示的信息都可以在AS中組態(tài)和修改，很好地保證AS/OS的一致性，并大量節(jié)省HMI的工作。
圖4：通過定義功能塊參數(shù)的文本屬性在OS上顯示文本
通過調(diào)用SFC6(RD_SINFO)讀取到相關(guān)的OB信息，實(shí)現(xiàn)了功能塊的初始化和異步啟動及容錯(cuò)處理。例如，當(dāng)讀取到CPU暖啟動時(shí)（OB100），我們編寫了某些重要參數(shù)的初始化程序，當(dāng)讀取到中斷信息（OB80、OB86），則編寫了錯(cuò)誤中斷或循環(huán)中斷處理程序。另外，通過定義SAMPLE_T管腳并配合激活編譯時(shí)的”Up date Sampling Time”功能，可以自動采集調(diào)用當(dāng)前功能塊的循環(huán)OB的時(shí)基值，省去了改變功能塊調(diào)用OB后的手動改寫，既方便又減少了由于忘記改寫而帶來的錯(cuò)誤。
通過調(diào)用Alarm_8p功能塊，組態(tài)了用戶定義功能塊中的報(bào)警消息，將該功能塊中需要顯示的報(bào)警消息上傳至OS，如電機(jī)故障、運(yùn)行超時(shí)故障等。AS控制器從Stop狀態(tài)到Run狀態(tài)的過程中，CPU需要處理相關(guān)的初始化代碼，建立與上位機(jī)的通訊連接等。系統(tǒng)啟動后再開始執(zhí)行循環(huán)程序，如果在啟動初期，系統(tǒng)各控制回路同時(shí)有很多的報(bào)警消息需要上傳到OS，勢必導(dǎo)致此時(shí)的CPU負(fù)荷偏大。因此，在功能塊的代碼中考慮了報(bào)警抑制部分。此代碼在系統(tǒng)啟動初期（或該功能塊被調(diào)用的前幾個(gè)循環(huán)中）抑制該回路的報(bào)警輸出。完成了Alarm_8p功能塊的組態(tài)和報(bào)警抑制代碼的編寫之后，還需要完成該功能塊的報(bào)警組態(tài)。在報(bào)警組態(tài)對話框中，定義了功能塊的報(bào)警類型、優(yōu)先級、區(qū)域、來源等特性。特別是利用功能塊相關(guān)報(bào)警定義的報(bào)警屬性可以應(yīng)用于該功能塊類型的所有實(shí)例。如圖5所示，定義了MOTOR_NR功能塊的3條報(bào)警消息的消息文本，通配符$$BlockComment$$代表功能塊實(shí)例中Comment字段中組態(tài)的內(nèi)容，因而可以根據(jù)不同的塊實(shí)例自動生成對應(yīng)的報(bào)警消息，而不用逐條組態(tài)，該功能對于組態(tài)具有大量相同回路流程的報(bào)警非常方便。
圖5：功能塊報(bào)警的組態(tài)
3．2．OS中的監(jiān)控圖標(biāo)（Block Icon）和面板（Faceplate）
功能庫中每一種在OS上需要操作、監(jiān)控的功能塊都<
