基于工业以太网的高炉自动化系统设计与实现

摘要

本文以3#高炉建设为背景，结合现有高炉自动化系统存在的问题，查阅了高炉自动化最新的技术装备资料，对高炉自动化系统进行了设计。根据迁钢3#高炉过程控制的要求和炼铁生产工艺流程，设计了3#高炉工业以太网的环网结构以及生产过程的监控方案。在该方案中各个系统PLC之间以及PLC与工控机之间的通讯采用工业以太网。重要系统的PLC采用冗余设计，实现CPU热备。生产过程控制采用现场、过程、管理三级控制方式。
　　文章论述了3#高炉炼铁生产过程各子系统的电气及仪表自动化控制系统的硬件设计，网络结构及通讯协议，重点给出了系统功能的实现方法和控制软件的设计。整个高炉自动化控制系统由PLC控制站、INTOUCH监控站和工业以太网组成，各子系统PLC通过工业以太网相连，构成一个分布式的自动化控制系统。根据高炉生产的工艺要求，计算机控制系统采用施耐德昆腾140系列高端的PLC和惠普商用控制计算机(IPC)构成了高炉监控系统。主要完成高炉本体和热风炉参数采集、热风炉的燃烧和换炉控制、炉顶上料控制，制粉喷煤控制和炉前出铁设备控制。上位机监控软件以INTOUCH组态软件为开发工具，设计了系统的监控画面，并编制了相应的监控程序，实现了对现场过程数据的动态监视功能、历史数据的存储功能、异常信号的报警功能、现场操作的指导功能和对生产过程的控制功能等，界面友好，易于操作。
　　本文还解决了高炉炼铁流程的全程监控问题，以工业以太网为平台实现管控一体化。借助工业以太网平台，把高炉主体系统与外围公辅系统集成到一个网络内，实现数据的实时交换与存储，整个高炉炼铁系统信息资源共享，最终实现了全流程的监控。
　　自系统投运以来，运行安全可靠，操作和维护简单，控制效果良好，提高了企业的生产能力和产品质量、降低了生产成本和工人劳动强度。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的背景及意义

1．2 高炉自动化的现状及发展趋势

1．2．1 国外高炉自动化的现状

1．2．2 国内高炉自动化的发展

1．2．3 高炉自动化的发展趋势

1．3 高炉自动化系统存在的问题

1．4 本文主要工作

1．5 本章小结

第2章 高炉炼铁生产工艺

2．1 高炉生产工艺流程

2．2 高炉基本结构

2．3 高炉系统功能

2．4 高炉自动化系统的需要

2．5 本章小结

第3章 高炉自动化系统设计

3．1 自动化系统设计思路

3．2 系统总体设计

3．3 系统硬件设计

3．3．1 高炉本体数据采集系统硬件设计

3．3．2 热风炉及上料系统硬件设计

3．3．3 炉前出铁系统硬件设计

3．4 系统软件设计

3．4．1 高炉本体及热风炉数据采集系统的软件设计

3．4．2 上料系统软件设计

3．4．3 热风炉系统软件设计

3．4．4 炉前出铁系统软件设计

3．5 监视系统设计

3．5．1 上位监视系统要求

3．5．2 高炉本体监视系统设计

3．5．3 外围公辅系统监视系统设计

3．6 工业以太网组态

3．7 本章小结

第4章 自动化系统调试与运行

4．1 系统安装与调试

4．1．1 系统硬件调试

4．1．2 系统软件调试

4．2 自动化系统功能实现

4．2．1 系统功能实现

4．2．2 系统数据存储和历史曲线功能实现

4．3 自动化系统评价

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

致谢