1 引言
鋼鐵行業煤化工廠焦處理工藝存在著操作點多，設備分佈比較鬆散的特點，在滿足工藝要求的前提下，盡量減少勞動定員和勞動強度，是自動化工程技術人員的課題。隨著信息技術和網路通訊技術的飛速發展，充分利用自動化及網路技術就可以得到解決。
2 工藝描述
在攀鋼煤化工廠1#焦爐易地大修項目中，整個焦處理按工藝流程可分為運焦、篩焦和儲焦、放焦、焦處理除塵等幾部分，運焦主要是完成從新1#焦爐生產處理的焦炭及時運送出來;篩焦主要是將焦炭進行篩選分為小於5mm、5mm～10mm、10～25mm、25～80mm、大於80mm等幾種不同規格的焦炭;儲焦主要是對篩選后的焦炭按照不同大小分別儲存放在不同的儲焦倉內，放焦主要是根據煉鐵廠的需要，把焦炭從儲焦倉內放到皮帶運輸機上運送到不同的目的地，或者把焦炭從儲焦倉內放到火車或汽車等運輸工具將不同規格的焦碳輸送給客戶。另外，由於焦炭在使用皮帶運送過程中粉塵較大，為了保護環境和現場工人的身心健康，該系統設計了一套除塵系統。
3 系統配置
攀鋼煤化工焦處理工藝採用了施耐德電氣公司的Quantum系列控制櫃作為過程式控制制系統。各控制分站負責現場設備的數據採集和控制，並通過操作員站對現場設備的運行情況進行實時監控管理，可對整個系統的設備進行監視和集中控制。
3.1 系統硬體配置
（1） PLC控制櫃
施耐德電氣公司Modicon Quantum系列I/O架構可用於三種主要體系結構，以滿足控制系統的要求:本地I/O、遠程I/O（RIO）和分散式I/O（DIO），本系統採用遠程I/O結構。由於所控制的設備比較分散、距離較遠，另外，系統還採用光纖中繼器的點對點RIO通信方式，這樣可以增強整個網路的抗雜波干擾能力，提高整個控制系統數據交換的穩定性。
攀鋼煤化工廠的焦處理控制系統共有5套PLC櫃，其中1#主站安裝有一塊CPU板，其餘均為I/O櫃，並且1#、2#、5#櫃內各有2個分站，所以本系統共有一個主站和7個分站。
主站有一塊CPU板，它可與Concept軟體兼容。為了便於與其他設備進行通訊，安裝有一塊乙太網模塊是140 NOE 771 11，它使用Ethernet TCP/IP協議與操作員站、工程師站進行通訊，它的傳輸速率為10/100Mbps。
系統上的每個分站都安裝有一個MA-0185-100分支器進行，由於4＃站和5#之間的距離較遠，為了確保通訊順暢，我們採用光纖、光纖中繼器進行通訊。
（2） 操作員工作站
考慮到現場情況，本系統為實時監控網路結構，在中控室配有一台操作員站，具體配置如下:
CPU: pentium 4處理器，主頻2.4GHz。硬碟:80G，內存:512Mb，網卡:100M，底板BP-13L4工業底板PW-300W，顯示器:三星21"CRT純平，52X光碟機，1.44M軟碟機，帶鍵盤和光電滑鼠。
它與控制系統、工程師站組成乙太網，可通過TCP/IP協議與INTERNET網路互連，使用戶可以在任何地方，通過INTERNET對監控設備進行維護。
（3） 工程師站
工程師站的硬體配置與操作員站完全相同。當操作員站發生故障時，可以馬上通過設定操作人員許可權，將工程師站轉換成為操作員工作站。
3.2 系統軟體配置
（1） PLC控制系統軟體
本系統採用Concept V2.6版本的軟體包，它是基於Windows 2000平台的工業軟體系統，具有功能強大的編程組態功能。Concept非常易於組態，所有地I/O模塊均可通過Concept進行配置，在軟體中為每個模塊指定I/O地址，使得在配置中添加和更改模塊極為簡單，不必因物理位置更改應用程序。 具有所有5種IEC61131-3編程語言，分別為順序功能圖表、功能塊圖、梯形圖、結構化文本、指令表。根據工藝需要，我們採用功能塊圖語言編製應用程序。
（2） 操作員站軟體
本系統採用悉雅特公司的1500tag伺服器版監控軟體（帶有Schneider Quantum IOServer）製作操作員監控畫面。它是基於Windows 2000平台的工業軟體，直接從PLC程序級輸入標籤定義，可以有效的縮短開發時間，達到快速、便捷、準確的目的，它可以自動更新標籤，確保與控制系統同步進行，並保護數據的完整性，並支持當前所有的網路通訊協議，使得站與站之間的過程數據交換暢通無阻。
4 系統功能
4.1 控制功能
本系統由運輸皮帶機、振動篩、翻板等基本設備組成，利用控制設備、通訊模塊、監控站等裝置,達到皮帶機、振動篩、翻板集中控制與監控的目的。具體實現的功能如下:
（1） 控制方式分集控自動、集控手動、就地三種方式可切換。正常生產時，使用集控自動方式，設備按工藝要求的順序和流程由操作員站自動啟停;集控手動時，可在操作員站操作各設備，有聯鎖和聯動關係;在檢修設備時採用就地方式，每台設備旁邊均設有就地操作控制箱，有工作方式轉換開關和就地起停鈕便於在現場操作;
（2） 啟動設備前由集控台發預警信號，預警30s后，若現場均滿足集控自動啟動條件，設備按順序自動啟動。現場可用停車鈕停止啟動過程;設備啟動前發出預警信號，提示有關人員應立即遠離設備;
（3） 按工藝要求，整個焦處理控制系統有22條料線，操作員可以根據來料的情況選擇不同的料線，翻板自動切換到位，方便快捷。
（4） 皮帶運輸機裝設拉線開關、跑偏保護、低速保護等，這些信號均接入集控系統，參加設備的緊急停車和聯鎖停車;以保證設備和人身安全;
（5） 對設備故障和工藝參數的異常實時報警，並進行聲光提示。一般故障只報警，現場非正常停車或嚴重故障時，故障設備及其下游設備緊急停車，上游設備順煤流延時聯鎖停車。
（6） 可根據皮帶機系統的故障性質，進行緊急停機、順序停機或發出報警聲光信號;
4.2 監控功能
為了確保人員及設備的安全，操作員可在中控室的操作員站上集中監控整個焦處理的生產過程，完成對生產及相關環節的「遙測、遙信和遙控」，實現運輸焦處理生產的綜合自動化。具體實現的功能如下:
（1） 提供互動式全中文界面的操作平台，實時顯示各條料線的設備設備運行狀態;
（2） 根據工藝流程及聯鎖關係實現各條料線的自動/手動控制;
（3） 實時監測所有電機的電流、溫度等參數。可以讓維護人員及時發現一些機械設備的潛在故障隱患;
（4） 在操作員站上按照故障發生的時間順序，集中顯示所有控制設備的故障狀態、故障類型、故障地點、等信息，便於維護人員查找故障，及時快速的處理故障;
（5） 為了保證人身安全，對故障報警信息進行安全確認，只有確認故障后，才能重新啟動設備。
5 控制系統的特點
該系列的PLC是施耐德公司推出的綜合自動化平台，具有模塊化的、可擴充的結構，並且所有的模塊都能帶電插拔，任何模塊沒有槽位的限制，它特別適合工業及生產過程的實時控制。具體的特點如下:
（1） 選用的控制器較先進，系統的實時性好，可靠性高，數據處理速度快;
（2） 採用基於同軸電纜方案的遠程I/O的體系結構，系統具有較高的安全性。系統擴展方便，可隨時增加節點;
（3） Quantum系列控制櫃內的通訊網路速度快，傳輸速率為1544Mbps，可靠性高;
（4） 操作員站界面直觀友好，操作簡便，功能齊全;
（5） 減少布線成本，由於採用遠距離通訊網路，使布線更加方便，並大大減少電纜用量;
（6） 多種操作方式。控制方式有:集中聯動、集中手動、就地手動方式，使系統操作靈活、可靠。在集中方式下，所有設備由中控室操作員通過操作員站進行操作;
（7） 多種流程選擇。在聯動方式下，可根據工藝選擇運輸流程，皮帶啟動按逆流方向，並根據皮帶速度、長度延時開車，以免發生堆積焦炭的現象;
（8） 具有實時報警監視、安全確認機制和數據記錄功能。對操作員素質無特殊要求，培訓簡單。
6 結束語
綜上所述，該控制系統在焦處理工藝的實際應用中，性能穩定可靠，網路技術較成熟，能夠滿足生產的需要。自今年8月投入運行以來，系統運行穩定可靠，抗干擾能力強，操作維護方便，為焦爐的正常生產提供了可靠的保證。
