GE FANUC炼铁自动化控制应用

一、原料场生产工艺流程图

二、行业背景

    原料场主要承担全厂铁矿石、焦煤、动力煤等主副原料的输入、储备、破碎、混匀及供料。原料有两个来源：水运和陆运。卸料机把原料从船上卸到岸上，或从车辆卸到料槽中。随后，堆取料机把原料堆积到矿场、煤场、辅助原料场（一般称一次料场）。大块的矿石经破碎、筛分后至精矿场（一般称二次料场）。不同牌号的精矿粉被均匀堆料机均匀并分层堆放。取料时均匀取矿机从侧面垂直取料，以保证得到均匀的原料。最后，皮带运输机将料场的原料输送到相应的生产厂。同时，原料场还接受落地焦和落地烧结矿等返原料和外运料。

    现代化的大型原料场是个规模庞大的设备繁多且分散的系统，故其有效操作是非常关键；大型原料场差不多全部采用皮带输送机运输原料，原料场的料流非常复杂，为了提高设备的效率，设备在工艺流程中一般与多个设备相连，同时，皮带输送机将其连成一个复杂的网络。设备间不单是简单的连锁关系，比如，一个皮带机可以进行多目的地运输，除了完成顺序控制外，系统还要实现作业管理并进行优化组合；原料场移动机械如堆取料机很多，现场操作条件恶劣，故必须有效解决指挥、通信、防碰撞等安全问题，甚至需要做到无人职守；因此为提高设备效率，有效控制现场设备并做到节能最大化，稳定地向高炉、烧结供料，便于进行质量控制，必须实现原料处理作业的自动化控制。现代化的大型原料场常常使用数十台自动化平台和成百套仪表组成EIC 一体化系统。

三、系统组成及特点

    根据现代化原料场的组成、设备的分散性，操作的要求和特点，原料场一般都是集中控制和集中监控方式，即在中央控制室监控，同时分设远程I /O 站。分散设备的控制可以就近引到相应电气室的I /O站上。采用这种结构可以最大限度地节省电缆，减少施工量和便于维护。大型现代化钢铁企业的综合原料场采用三级自动化系统：基础自动化（L1）、过程自动化（L2），并上连制造执行系统MES（L3）。

四、解决方案

       GE Fanuc 的自动化硬件平台和Proficy 家族软件产品可以完全满足现代化大型综合原料场自动化系统的要求。GEFanuc 的自动化产品丰富，具有无与伦比的产品性能和产品质量，且其具有良好的开放性，从而易于与其他系统在任何一级上实现全面的集成，最大限度地保护用户的已有投资。目前国内大型冶金料场如宝钢、马钢、唐钢和邯钢均是采用GE Fanuc 的自动化产品来构成系统。这些系统监控功能强，不仅自动化程度高，而且能装载数学模型、编制计划、执行各种优化和先进控制，从而获得更为节能高效和节省岗位人员的目的。另外，自动化平台在控制机械堆积和输送原料的同时，为上级监控系统提供决策的数据。结合计算机对库存等参数的管理， 原料自动化系统最终为高炉、烧结和焦炉的高产和高效运行提供保障。        原料场基础自动化（L1）一般由主控PLC、设备PLC及其I /O 系统、操作站和自动广播系统组成。PLC 与操作站和自动广播系统通过以太网互连。基础自动化级（ L1）和过程自动化级（L2）之间也是通过以太网互连进行数据交换。

       主控PLC 一般选用系列90-70 或PACSystems 的单机或双机热备冗余系统。主控PLC 一般无I /O，其作为过程机、MMI 和设备PLC 间的接口。设备PLC 受控于主控PLC。主控PLC主要完成与流程有关的各种操作，如流程的选择、流程的起动、流程的连锁、流程合流等等流程功能，并对自动广播系统进行控制。主控P LC 与设备P LC 通过Genius 总线或工业以太网总线互连从而进行数据交换。设备PLC 主要用于对受料系统、混匀系统、破碎筛分系统、取样系统、供料系统和辅助系统等设备的控制。根据现场实际情况一般有多套甚至十多套设备P LC 及其远程I /O 系统。现场设备就近引入相应的设备PLC 及其远程I / O 系统。设备P LC 一般也是选用9 0 系列产品（90-70，90-30）或PACSystems（RX3i，RX7i）的单机或双机热备冗余系统，GE Fanuc 有丰富的远程I /O 系统供选择，如系列90 PLC 的I /O 系统、Versamax 的I /O 系统、PACSystems 的I /O 系统、FieldControl的I/O系统、防护等级为IP67 的Versamax IP 的I /O 系统以及带有高级自诊断功能的Genius I / O系统，用户可以根据实际情况进行选择。设备PLC与各自的远程I /O站之间可以通过高可靠性和高抗干扰的Genius 总线相连，或通过工业以太网总线相连，或通过Profibus 总线相连，而且可以同时支持这些现场总线连接。移动设备的P LC，如堆取料机， 通过串行无线通讯与移动设备上的设备进行通讯，GE Fanuc 有相应的通讯模块供用户选择。

      GE Fanuc 提供两种操作站上的监控软件供用户选择，Proficy HMI / SCADA-iFix 软件和Proficy HMI / SCADACIMPLICI T Y 软件，这两种软件在冶金行业均有大量的应用。编程软件为GE Proficy Logic Developer-MachineEdition。       GE Fanuc