LF精炼炉网络升级改造

【摘 要】本文以正常运行工况下LF精炼炉网络系统为研究对象，对该工况下的LF精炼炉网络系统的缺陷进行了研究并提出了优化方案。

【关键词】钢包精炼

1.项目简介

莱钢大型炼钢厂现有三座LF钢包精炼炉，分别单独控制，为西门子控制系统，每一套都有两个S7-400的CPU,分别对钢包以及加料等系统进行控制，PLC与上位机是通过PROFIBUS-DP网络进行通讯，是生产线的核心系统，该系统能否正常运行，直接影响钢水产量与质量。

而在生产实际过程中，这种通讯方式不便于故障的处理，主要是扩展性不强，无法满足炼钢生产管理网络的系统的改造和实施，无法满足数据的传输和调度系统管理。也不便于备品备件的管理，主要原因是当上位机出现故障时，若要进行更换，必须要更换一台必须带CP5611网卡的才能使用，也增加了成本。另外还有一点，PROFIBUS-DP网络极易受LF精炼炉现场复杂的电磁环境所干扰，常常造成许多莫名奇妙的故障，无形中增加了我们设备维护的难度。为避免以上几种情况的发生，通过对现有网络进行改造，敷设光缆，安装网络设备，对监控画面进行软件改造，采用工业以太网来通讯。通过这样的改造，减少了原来使用PROFIBUS-DP网络通讯易受现场电磁噪声干扰的问题，降低了我们设备维护的难度，加快了故障处理的反映时间，保证炼钢生产管理网络的实施以及数据的正常传输，保障了生产的顺利。

2.规划方案

经过研制人员的共同努力、探讨，集思广益并对LF钢包精炼炉的控制工艺进行研究，我们制定了以下对策来改造网络控制系统，解决网络不稳定，故障处理困难等问题。

2.1软件改造

将原先在两个系统中的控制程序合并为在一个系统中的控制程序，并把在原网络下的监控画面改为在新网络下的监控画面，并且进行了仿真测试。由于两个控制系统中的点有很多是重复的，因此我们花了大量的时间进行了重新比较，校对，并进行了新程序的编制与调试工作，最后取得了圆满的成功。

2.2敷设网络，规划地址

根据新的工艺要求，重新敷设了工业以太网络，安装了一系列的网络设备，并在原转炉系统框架内规划了新的网络地址。

3.实施方案

方案确定后，开始对方案进行实施。

本工程实施的难点在于对于PLC系统的通信及联网。

PLC的通信包括PLC之间、PLC与上位计算机之间以及PLC与其他智能设备间的通信。PLC系统与通用计算机可以直接或通过通信处理单元、通信转接器相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，满足工厂自动化系统发展的需要，各PLC系统或远程I/0模块按功能各自放置在生产现场分散控制，然后采用网络连接构成集中管理的分布式网络系统。本次改造使用的控制系统是西门子公司的SIMATICN S7400系统，核心内容即包括组态和编程的集成、数据管理的集成以及通信的集成。它具有极强的计算性能完善的指令集，MPI接口和通过工业现场总线PROFIBUS以及以太网联网的网络能力，强劲的内部集成功能，全面的故障诊断功能；模块式结构可用于各处性能的扩展，快速的指令处理大大缩短了循环周期，并采用了高速计数器，高速中断处理可以分别响应过程事件。通信网络是这个系统重要的、关键的组件，提供了部件和网络间完善的工业通信。极强的计算性能完善的指令集，MPI接口和通过工业现场总线PROFIBUS以及以太网联网的网络能力，强劲的内部集成功能，全面的故障诊断功能;模块式结构可用于各处性能的扩展，快速的指令处理大大缩短了循环周期，并采用了高速计数器，高速中断处理可以分别响应过程事件。

西门子公司的SIMATICN S7400系统的通讯功能对我们而言是一项新事物，我们从没有接触过这方面的内容，通过突击学习网络上下载下来的资料，在对照实物进行大量的试验后，终于在工程调试之前掌握了这种新技术。

由于LF精炼炉属于热线生产设备，能够停止生产供我们调试新设备的时间很少，只有短短几天的检修时间。通过分析研究，我们采取了异地改造的方案，即在另一个地方重新建一个PLC控制柜，调试完毕，最后在检修时间内把控制电缆移到新的控制柜内。在几天的紧张施工中，尽管我们前面的技术储备已经很充足了，还是遇上了网络无法连接的困难，在使用了各种方法都没有效果，我们一筹末展的情况下，一位有经验的老师傅想出了一个办法，换一块通讯模板试一试，结果换了模板后显示通讯成功。原来，不是我们的方法不对，而是设备坏了，看来在设备调试的过程中，真是什么事情都会发生啊。虽然以后又遇到了一些意想不到的困难，但经过我们大家的共同努力，最终克服了这些困难，改造工程取得了圆满的成功。

4.创新要点与效果分析

本项目具有如下的创新及技术特点：

（1）使用新系统后，原来的PROFIBUS-DP网络通讯改为易于扩展并且稳定性强的以太网络通讯，减少了原来使用PROFIBUS-DP网络通讯易受现场电磁噪声干扰的问题，提高了系统的稳定性。

（2）提高了自控系统运行效率及操作人员的操作水平，使人机界面更加友好，减少了操作人员犯错误的几率，提高了生产效率。

（3）新系统实现了故障率大为减少，查找、排除故障时间缩短，降低维修人员的劳动强度，减少了系统的故障停机时间。

改进后，系统故障率降低，故障次数减少，即便是出了故障，处理故障时间大大缩短，降低了维护成本。故障由原来的基本每月一次降低为一年1次，故障处理时间由原来的每次半个小时降低为现在的10分钟，变相的为莱钢创造了巨大的经济效益。