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案例頻道（1）主要控制對象為：
框槽配料系統：振篩、稱斗、稱重、輸料皮帶、除塵閥門
爐頂上料系統：料車卷揚、探尺、布料器、溜槽傾動、料流閥、爐頂液壓閥門、爐頂電動閥門、冷風放散閥。
熱風爐系統：液壓閥門、助燃風閥門、煤氣和助燃風流量調節閥
布袋除塵系統：煤氣總管閥門、凈煤氣荒煤氣支管閥門、布袋放散閥、布袋卸灰閥、倉壁振動器、布袋卸灰給料機、布袋系統出灰拉鏈機、布袋系統出灰斗提機、灰罐卸灰閥及加濕器、布袋吹掃脈沖閥。
高爐本體及水系統儀表
（2）高爐自動化系統設計范圍：
框槽配料系統低壓配電、自動控制plc系統配置及軟件、稱量儀表監測系統
爐頂上料系統低壓配電、自動控制plc系統配置及軟件
熱風爐系統低壓配電、自動控制plc系統配置及軟件、儀表檢測系統
布袋除塵系統低壓配電、自動控制plc系統配置及軟件、儀表檢測系統
高爐本體儀表及水泵房儀表檢測系統
二：高爐自動化系統設計概述：
高爐電氣自動化系統主要是通過PLC自動化控制系統，完成高爐生產的主體設備或系統的自動生產任務，以及生產設備以及生產現場的監控任務。同時為了調試或是檢修等目的輔以其它的控制方式。
1：整體控制方案簡介
設計有現場就地控制方式和PLC自動控制方式兩種。同時對個別需要緊急操作的設備或群組設操作臺集中手動操作。
1．1：現場就地方式：
對于主要的生產設備，在設備現場設置就地箱，主要用來設備的調試和后期的維修作用。為簡化線路，減少因就地箱帶來的后期維修，設計原則以簡單為主，兼顧實用性。
考慮到全自動系統只有在某個獨立的系統（如布袋系統、熱風爐系統、高架系統、配料系統、上料系統）安裝完畢后方具備調試條件的要求，從而延后了整體的調試周期。而采用就地方式完全可以單機調試，從而爭取了調試時間，為系統的早日投產創造更好的基礎。同時，現場控制方式因其直觀和方便性，更適合后期的設備維修還檢修，可以有效的降低維修時間，提高設備的運轉率，能為高爐的高效生產奠定良好的基礎。
針對現場就地箱的設計目的，在設計中采用最簡電路和原理，采用最少器件的原則，從而可以有效的降低因就地箱帶來的后期維護。
另外，設計中對不必進行集中控制的生產輔助設備僅采用就地控制。比如粉料倉的卸灰閥（或閘門）、加濕器等設備。
1．2：PLC自動控制方式：
此方式為生產方式，現場設備根據PLC內部邏輯程序的控制自動完成生產工作。操作人員可以在電腦顯示屏上對生產進行控制、設置以及觀察設備的運行狀態。
1．3：操作臺集中手動操作：
對生產設備中如：布袋方散閥、布袋系統總管閥門、重力除塵放散閥、熱風爐助燃風總管管道閥門、爐頂放散閥設計成操作臺集中手動操作。一方面以上設備或是不需要經常的操作，或是需要脫離PLC后依然能夠收到工長的控制。
2：自動化系統的網絡結構及硬件配置
2．1：系統硬件選型及方案
本著先進、可靠的原則，進行各種方案分析評價、對比，決定選用西門子自動化平臺。整個系統共分3個子系統，6個上位監控站，3套可編程控制器。
考慮實際控制性能和綜合成本，為獲得更好的性價比，系統采用ET200M分布式控制系統。設計采用3臺S7-414/412系統作為主站，通過ET200M外掛現場控制從站，從站采用S7300系統模塊。各主站統一設置在高爐主控室內，每個系統中各個從站分別放置在相應的子系統控制室。主從站之間采用網線連接，從而減少了布線故障和干擾。同時輸入輸出模塊預留10~20冗余。
編程軟件采用SETP7，為控制系統編程提供專門的多語言開發環境。具有生成標準導出功能塊庫或DFB庫能力的編程器，它們能夠在應用程序內重復調用。（自動化系統配置依系統大小進行相應調整）
監控軟件采用擴展性、靈活性極強的WIN CC6.0系統。實現對生產過程的全面監控，并且可以對重要參數形成歷史記錄，以報表或曲線的形式顯示給操作人員。
2．2：系統硬件配置:
高爐計算機控制系統所有PLC設備選用西門子自動化平臺，每套PLC系統通過插在主底板上TCP/IP Ethernet模塊連接在100M快速局域網上；上位監控機采用集中式設計，采用快速100M以太網。上位監視系統由5操作站、1臺工程師站組成以太網。
工程師站：該站設置于高爐主控室，內含高爐系統全部的控制程序和監控畫面，可完成對所有設備的控制。
控制站：現場控制站計算機系統選用西門子的PLC產品。根據高爐生產系統的特點和作用以及PLC硬件本身的容量、控制室的分布，高爐自動化系統設計由三各系統構成：熱風布袋系統、高爐儀表監控系統、高爐上料系統。其中每個系統設兩到三臺上位監控微機；采用一個s7400的CPU，系統中的每個子系統采用ET200M分布式遠程I/O結構與s7400 CPU相連接。
2．3：各子系統硬件配置
2．3．1：熱風布袋系統
主要完成熱風爐、布袋除塵系統的自動控制。監控上位機兩臺，PLC采用一臺s7412 CPU，下設五個ET200M分布式遠程I/O。
其中熱風爐設兩個ET200M分布式遠程I/O，分別完成熱風爐燒爐、悶爐、送風電氣自動控制、熱風爐儀表自動控制。
布袋凈化系統設三個ET200M分布式遠程I/O，分別完成布袋煤氣凈化電氣自動化控制、布袋脈沖除塵及下灰電氣自動化控制、布袋儀表自動化系統。
2．3．2：高爐儀表監控系統
主要完成高爐個熱工儀表點的監測，如爐內壓力、溫度、循環水壓力溫度、氮氣壓力流量、熱風壓力流量，以及爐頂壓力的控制等工作。監控上位機兩臺（其中一臺兼作工程師站），PLC采用一臺s7412 CPU，下設兩個ET200M分布式遠程I/O。
2．3．3：高爐上料系統
主要完成高架供料、框槽配料、爐頂上料的自動化控制。監控上位機三臺（根據高架是否采用自動控制選擇），PLC采用一臺s7414 CPU，下設六個ET200M分布式遠程I/O。
其中高架供料系統設兩個ET200M分布式遠程I/O，分別完成高架供料的料倉補料的自動控制（根據用戶選用）、高架上料除塵系統閥門（根據用戶選用）自動控制。
框槽設兩個ET200M分布式遠程I/O，控制完成框槽振料自動控制、框槽配料和運料自動控制、除塵閥門自動控制。
爐頂上料系統設兩個ET200M分布式遠程I/O，完成料車上料控制及保護、探尺料面探測控制、布料控制（料流閥、傾動、旋轉布料器）等工作。
2．4：網絡結構
3：計算機系統功能
3．1計算機控制功能
3．1．1：高爐本體控制功能
實現數據采集、爐頂壓力減壓閥組調節閥控制、混風溫度調節控制、爐頂料鐘自動控制、氧氣總管流量調節控制、畫面顯示操作、實時趨勢、歷史趨勢、報警記錄和報表打印等功能。
3．1．2：槽下控制功能
實現對礦石、球團、燒結、焦炭等入爐原料的自動稱量，并完成稱量誤差的自動補償；實現槽下14個倉、14個稱量斗、2條成品帶、2條碎礦皮帶、14臺振動篩的自動控制，以及自動備料和放料。可對設備的運行進行手/自動切換和強制動作，并進行料單更改；對裝料超時、放料超時等情況進行報警。
3．1．3：熱風爐控制功能
主要對三個熱風爐的監視、連鎖控制。實現熱風爐助燃風、煤氣、煙氣、冷風、熱風等閥門的動作，實現熱風爐送風轉燃燒、燃燒轉送風的控制過程。熱風爐有三種工作制：兩燒一送，兩送一燒，一燒一送，具有全自動/半自動/手動控制燃燒與換爐操作。
3．1．4：煤氣凈化系統
系統控制煤氣凈化設備的單機、連鎖控制功能，實現生產的監視、設備的控制、工藝參數的穩定功能。
3．1．5：爐頂卷揚控制
主卷揚運行制度：主卷揚采用西門子 PLC，料車到料坑底發出到位信號，開啟料斗閘門，料空且閘門管好后，發出上行信號，將料裝入受料斗。
碎焦卷揚控制：振篩工作停止，啟動碎焦卷揚，如果解除聯鎖，也可手動控制。
3．2：畫面監控
繪制多幅工藝流程畫面、設備啟停畫面、工藝參數畫面、閥門操作畫面、設備方位圖、報警畫面、報警紀錄、歷史紀錄、實時趨勢以及歷史趨勢畫面。使操作人員可以通過畫面監視整個生產過程，啟停設備、監視參數、調節閥門，觀察趨勢，查詢歷史紀錄。
3．3： 歷史趨勢
對一些重要參數，如熱風溫度、熱風壓力、冷風流量、冷風壓力、爐頂壓力、左右探尺等，我們對其進行歷史數據存儲，形成歷史趨勢，可以隨時進行查看。
3．4：參考畫面（以下畫面僅供參考，具體畫面以實際設計為準）
圖一：熱風爐工藝總圖：
圖二：高爐本體監控畫面
圖三：高爐爐頂監控畫面
圖四：高爐工藝流程圖
圖五：高爐管道流向圖
圖六：高爐框槽配料流程圖
圖七：高爐料單畫面
圖八：高爐框槽設備狀態
圖九：高爐冷風調節
圖十：高爐爐頂壓力調節
圖十一：高爐本體工藝參數圖
圖十二：高爐實時曲線圖
圖十三：高爐歷史曲線圖
圖十四：報警紀錄
4：電氣拖動控制系統設計
4．1：系統配電設計
4．1．1配電室設計：
系統設計以下配電室：爐頂上料配電室、熱風布袋配電室、框槽及高架配電室（如現場有條件，高架單獨設立配電室），各配電室采用單電源方案，如果現場要求，可采用雙電源供電。
4．1．2：生產設備配電及拖動控制
針對現場設備的再生產中不同的作用和工作特點，分別采用集中配電控制和現場配電控制兩種方式。
4．1．2．1：集中配電方式：
對于直接參與生產任務的設備采用控制室集中配電方式，如高架上料中的皮帶、振動篩、分料器；配料中振篩、液壓系統、皮帶；爐頂上料中的料車卷揚電機、探尺、布料設備；熱風爐液壓站及助燃風機閥門；布袋除塵系統的管道閥門、卸灰系統設備、重力除塵設備等。
4．1．2．2：現場配電控制方式:
對于非直接生產用設備，如高架粉料倉閘門、配料系統粉料倉閘門等采用采用現場配電控制方式。同時對于移動設備，如高架布料小車亦采用此方式。
4．1．2．3其他方式：
同時對于相對獨立的設備群，采用就近集中配電控制，如高架上料系統的地下料倉中的設備。如果現場不具備集中配電室空間，則改為單體現場配電控制方式，并輔以電源柜統一供電。進而減少安裝的電線電纜的投入和工期投入。
4．1．3：供配電柜體及箱體選型設計
配電室配電柜采用GGD2型交流低壓配電柜。GGD2型交流低壓配電柜符合IEC439《低壓成套開關設備和控制設備》、GB7251《低壓成套開關設備》等標準。適用于發電廠、變電站、工礦企業等電力用戶的交流50HZ、額定工作電壓380V、額定工作電流3150A的配電系統，作為動力配電和控制用途。
現場操作箱或配電箱采用雙層門（外層為有機玻璃門）防塵壁掛式結構，充分保證了防塵及防護的要求。
現場臨時配電采用XL21配電柜作為臨時現場配電系統，根據現場設備的布局確定具體的數量。
4．2：電氣控制設計
系統電氣控制設計遵循以下原則：
A:以PLC控制為主，其他控制為輔的原則,兼顧最簡電路設計和最少現場走線設計
B:對PLC輸入輸出采用電氣隔離以減少對PLC的損壞
C:合理排布端子,減少布線干擾
具體做法如下：
對以自動控制為唯一生產控制方式而又不需要長時間調試的設備，如配料系統中的掙動篩、布袋系統的倉壁震動器等設備采用手動下點動控制，從而簡化了電路；而位置閥門類設備采用自鎖式轉換開關控制方式。
取消就地操作箱上運行狀態指示，僅保留位置狀態指示。
根據區域分布合并現場控制箱，或是采用功能設備組方式設計就地箱，而不再采用每一個設備一個就地箱。
對于帶有現場位置檢測的設備，采用位置信號現場就地箱中轉方式或是將為之開關轉換繼電器直接放在現場就地箱，一方面可以減少現場到控制柜遠程布線，同時便于維修。
對PLC輸出，均進行繼電器隔離；而對于遠程（現場到PLC）輸入，也采用繼電器隔離。從而防止不同電壓對PLC的損壞。
根據配電柜布線走向（柜間、柜外）和電壓等級，對出線端子進行合理排布，盡量避免柜間走線和柜外走線的交叉纏繞、避免不同電壓等級的電線電纜交叉纏繞。
4．2：電氣拖動設計
針對設備容量和負載特性，對現場設備分別采用電磁拖動、軟起加電磁拖動、變頻拖動、伺服拖動幾種形式。其中對于小容量電機如振動篩、閥門、給料機、小負荷皮帶機等采用電磁拖動；對于大容量又不需要調速的（大于75kw皮帶電機）負載采用軟起加電磁拖動；對于料車卷揚、旋轉布料器等調速設備采用交流變頻器拖動；對于探尺卷揚采用支流調速器拖動；對于伺服電機采用伺服控制器拖動。啟動對于交流變頻調速中的料車卷揚、旋轉布料器以及伺服電機這些重要設備設計備用系統，以提高設備的運轉率和降低生產事故。
5：器件選型
器件選型本著實用合理的原則，以及考慮備品備件和器件應用的普遍性、應用技術的成熟性來選配，同時對于現場儀表一次元件在兼顧性價比的基礎上，更注重是否安裝的便捷，是否有利于縮短施工工期。
本著上述原則，對系統器件作如下選型：
5．1電氣器件選型
其中低壓一次元件采用LG或施耐德產品、對于交流變頻器設計采用施耐德ATV71系列產品、直流調速器采用西門子6RA70系列產品、伺服控制器采用山羊Q系列產品、中間繼電器采用歐姆龍產品。
其中LG產品，該產品和施耐德等品牌具有相當的性價比，同時因其進入中國市場較晚，較其他進口品牌相比具有更好的保真，更主要的是該公司每只產品在投放市場前均經過模擬老化調校，從而有更好的質量保證，從而成為我公司系統的優先選型器件。
施耐德變頻器在國內特別是冶金行業應用非常普遍，應用技術相當成熟。同時大容量的ATV71系列變頻器率先采用整機產品，這樣大大減少了安裝時的一次布線，具有根好的電磁兼容性，可以有效的降低電磁干擾。
5．2儀表選型
在我公司系統設計中，儀表主要選擇以下型號：
流量計：采用北京衡安特公司生產的彎管流量計和超聲波流量計。以上兩種流量計與其他計量方式相比較，在保證相同計量精度的同時更具備安裝方便，能大幅縮短施工工期的特點，因此成為首選產品。
壓力變：選用E+H或是EJA產品
稱重傳感器：選用北京恒信天正產品
稱重便送器：采用秦皇島諾華電子716系列儀表或是北京恒信天正HT9901系列儀表。以上兩種儀表在國內相同儀表中具有價格低質量好的特點。其中秦皇島諾華電子716系列儀表更被上海大和儀表采用，部分型號代替日本原機；而北京恒信天正HT9901系列儀表在唐山冶金行業廣泛采用，應用技術成熟，售后服務好。我公司多年長期采用以上系列儀表，具有豐富的調試及應用經驗，能更好的為用戶提供便捷的服務。
紅外成像：采用唐山方大天正電子的FDGWS-1型紅外成像設備。
當然以上器件也可由用戶指定。
以上是我公司設計的煉鋼自動化方案，請貴公司技術人員多多指正，以便于我們設計出更完善更符合現場要求的控制系統。
唐山市金佰方自動化設備有限公司
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號