企业自动化发展论文

1、汉钢工业自动化的改革趋势和方向陕钢集团汉中钢铁有限责任公司检修中心 马王君 赵航 刘星佑摘要；汉钢公司自动化控制技术是采用多方面PLC硬件技术，有德国西门子、美国罗克韦尔、日本三菱等，其中编程方式有LAD、语句表、C语言、VB、SCL语言等。同时采用西门子WINCC、组态王等工业监视软件实施监控和管理，汉钢公司投产4年来自控系统一直已稳定、高效、快速的理念维持着汉钢的运行，但随着现在科技的发展，PLC在工业上也会产生一次重要的革命。关键词无线智能模块 数据采集 网络监控 手机监控 互联网+ 工业4.0一、 前言PLC是一种工业环境中应用的数字运算电子系统，它将计算机技术、自动控制技术和通讯技术

2、溶为一体，成为实现单机、车间、工厂自动化的核心装备，具有可靠性、抗干扰性强、组合灵活、编程简单、维护方便等诸多优点。随着技术的进步，其控制功能由简单的逻辑控制、顺序控制发展为复杂的连续控制和过程控制，成为自动化领域的技术支柱。其主要应用的技术领域有：顺序控制、过程控制、位置控制、生产过程的监控和管理、综合网络技术等等。 世界上公认的PLC是在1969年由美国数字设备公司研制，由此之前，工业控制设备的主要产品是以继电器、接触器为主体的控制装备。在20世界中后期这种继电器控制装备应用较为广泛，但随着工业自动化程度的不断提高，使用继电器电路构成的工业控制系统的缺陷不断地暴露出来。二. 目前我公司PL

3、C设备运用情况： 1、汉钢公司烧结厂由4台西门子400PLC和网络设备组成环形工业以太网，实现对接入环网所有设备控制信息、生产数据的采集和控制，构成管理层网络。控制系统采用STEP7.V5.5编程软件完成烧结工艺过程及设备顺序控制及逻辑控制，运用软件的通讯功能实现四台CPU数据读写,并解决控制系统中不同厂商设备的兼容和互操作等问题；利用STEP7软件实现对控制程序的在线上传和下载。通过组态软件将所有受控设备按工艺流程显示与中控画面上，其中包括各下料仓瞬时流量，流量累计量，各料仓料位显示，频率反馈，流量偏差等参数显示以及控制值、料线、联锁方式的设定并利WINCC控件的动态功能实现工艺设备状态的动

4、态化，其中包括各下料仓瞬时流量，流量累计量，各料仓料位显示，频率反馈，流量偏差等参数显示以及控制值、料线、联锁方式的设定并利WINCC控件的动态功能实现工艺设备状态的动态化；运用组态软件的报警功能实现料仓断料报警，料位高低报警，圆盘下料偏差报警功能，报警信息由计算机发出通过放大设备及通讯电缆传至配料现场，使现场人员及时了解故障信息，提高故障处理响应速度，减少了生产停机率；并运用软件变量归档功能实现操作记录、实时数据的长期归档和调用，系统对操作人员选仓换、仓，及变料等操作都进行了记录，主要是操作时间及生产数值，便于管理者及时了解和监督生产过程。提高了生产管理的自动化和信息化水平。2、汉钢公司炼铁

5、厂高炉是无料种上料系统，其中高炉运用了西门子最新产品冗余PLC400站，能有效的防治PLC硬件故障引起的高炉停产。热风炉、喷煤、水泵房、上料、高炉本体、原料每个区域都是由多模光纤形成的环型网络。PLC和上位机通过CP1613网卡进行连接，其中上位机有2台服务器，而服务器和子上位机都位于高炉主控进行集中控制。炼铁厂后面通过自动化技术引进高炉专家系统，包括布料模型、炉型管理模型、炉况诊断模型、炉温预报模型、炉缸、炉底的侵蚀模型、冶金数学模型、煤气流分析模型、冶金数学模型的内容主要包有：高炉的配料、高炉理论燃烧温度、鼓风动能、炉热指数、高炉操作线、热损失、氧过剩系数等，通过观察各个参数及对各个参数的

6、改变情况，观察高炉工作状态是否正常。高炉专家系统的目标是为了实现高炉生产优质铁、高效率、低能耗、长寿命、安全环保的生产过程。分析高炉状态及该状态的原因，并建议最佳的操作措施。3、汉钢公司炼钢系统中PLC选用罗克韦尔1756系列控制系统可编程控制器,其执行速度快、抗干扰能力强。整个自动化系统分成基础自动化系统（PLC系统、一级）和过程自动化系统（上位机、二级）两级，系统采用罗克韦尔1756系列控制系统及FactoryTalk View SE人机界面软件，可利用其网络功能实现整个自动化系统网络化。画面操作简便实用，可最大限度地方便操作人员的操作。远程控制终端体现了分散控制、集中管理的控制模式，最大

7、限度地降低现场线缆的用量，可减小设备的投资，也方便维护人员的维护，使整个生产线提高生产效率。基础自动化由转炉本体系统，上料系统，汽化冷却系统，一次除尘风机系统，二次除尘系统组成。通过Ethernet连接，达到资源共享, 快速交换数据的控制目的。各系统都配有DeviceNet网络通讯接口，通过通讯连接控制各区域相关的电气传动设备（倾动旋转、氧枪升降），实现快速传递数据准确控制。炼钢厂目前正在使用的副枪系统能利用副枪可以测量熔池中的钢水液面高度，通过TSC探头可以测得钢水中的含碳量；利用TSO探头可以测量出吹炼终点的含氧量。副枪在转炉生产中的应用，改变了传统中的转炉控制方式，使转炉生产的连续性、高

8、效性增强。减少了倒炉次数，缩短了冶炼周期，提高转炉产能。根据TSC和TSO探头的测量数据，优化了转炉的供氧和造渣，使操作稳定性加强，减少喷溅。通过对钢水液面的测量来指导吹炼时枪位的控制降低对炉衬砖的侵蚀，提高转炉的使用寿命。后期的自动化炼钢技术的概念是通过建立数据模型，利用现场的测量仪器、仪表的检测数据，根据以热平衡和化学平衡为基础得到的静态模型来计算初始的装料量、氧流量、氧枪高度等，然后在吹炼过程中， 根据副枪检测到的信息修改控制策略，达到对转炉炼钢过程的自动控制。4、汉钢公司自动化主要的网络控制系统：控制系统第一层通讯网络操作室主机与PLC之间采用PROFIBUS现场总通讯协议构成现场总线

9、工业控制网络，实现彼此的信息交换。通过网络把高炉系统的工艺参数设定值和对电气设备的操作从人机接口传送到PLC，把各个设备的状态和工艺、电气参数及故障由PLC收集送到人机接口显示。PROFIBUS是一种国际性的开放式现场中线标准，PROFIBUS可使分散数字化控制器从现场的底层到车间级网络化。PROFIBUS采用RS485传输方式，RS485是PROFIBUS最常用的一种传输方式。控制系统第二层通讯网络操作室主机、调度室和值班室的工控机之间采用TCP/IP网络通讯协议互相连接成Ether NET网，Ether NET网是IEEE802.3所支持的局域网标准。按照国际标准化组织

10、开放系统互连参考模型的7层结构，Ether NET网标准只定义了链路层和物理层，作为一个完整的通讯系统，它需要高层协议的支持。APARNT在制定了TCP/IP高层通讯协议并把Ether NET网作为其数据链路和物理层的协议之后，Ether NET网便和TCP/IP紧密的捆绑在一起了。以后，由于国际互联网采用了Ether NET网和TCP/IP协议，人们甚至把超文本连接HTTP等与TCP/IP协议组放在一起，俗称为Ether NET网技术。二、 企业自动化改进发展的必要性。1、目前、我公司生产现场的各种计量数据，配料数据，实验数据等大多采用PLC

11、来处理，数据结果由PLC自动生成报表或者由人工摘录数据；无论使用哪种方法、在数据采集的过程中都会存在数据传递不及时的问题，其次、由于HIM系统精确度的原因，当数据到达一定数值后就会溢出，因此岗位人员必须按班次对所有数据进行记录，避免因数据溢出而导致采集错误。另一方面、人为的数据抄录也存在数据抄错的风险。因此、采用传统的数据统计及分析方法已经不适应现代企业自动化的发展趋势了。2、可靠性低。复杂的系统使用了成千上百个各式各样的继电器，成千上万根导线连接，只要其中一根继电器失效或者一根导线连接故障，系统就不能正常工作，大大的降低了控制系统的可靠性。3、系统的维护和改造十分的困难。由于系统复杂，虽然有

12、控制系统的接线图，但是为了找到故障的所在原因也只能一项一项的进行排查，是的设备维护困难，如果进行控制改造，改变继电器控制系统接线将进一步使工作量大大的增加。4、继电器控制电路设计周期长，功能有限，复杂继电器控制系统设计时大多采用经验设计的方法，在设计中要尽量减少中间继电器的数目来减少系统的成本和功耗，系统设计出来以后要制作模型进行控制系统的调试，经多次调试通过后才能交付用户或者公司使用，而且在继电器控制系统中的准确定时、高速计数和模拟采集等问题都不易解决。所及继电器控制电路一点点地被取代，接替他的是PLC智能模块。三，工业自动化发展方向，汉钢公司杨海峰董事长会议上明确提出互联网+和工业4.0在

13、钢铁领域的发展，结合汉钢公司杨海峰董事长的路线和方针，对后面工业自动化的发展提出以下几个方向：1、现场设备及生产数据上网系统的网络支持和手机式客户平台。现场设备网络支持系统的软件模块系统包括数据远程采集软件、数据库软件和Web发布软件及通讯接口软件等。数据采集系统可以与企业现有数据库建立接口，数据结构开放，用户可以方便地在该数据库基础上进行数据共享及二次功能开发，如报表、统计、查询、筛选、打印等，以满足企业生产的使用要求。同时在硬件设置设定预诊断功能、预处理功能，当设备事故出现状况或还未出现状况时，总端进行报警并进行建议处理方法，同时把数据和结果直接上传在服务器电脑上。中心网络采用Client

14、-Server 模式构造，中心服务器完成对下位设备数据的采集，并将数据存储于数据库中。中心服务器可以出现在企业局域网的任何一个结点（控制中心、计算机中心或其他位置） ；Client 端软件安装于公司调度室，经信息部门授权可以对中心服务器进行管理、修改、数据采集设置或报表打印操作。中心服务器通过和外部互联网+进行数据传送，并且把数据传送到手机客户端平台，进行手机随时监控，授权部分人员可以操作，避免了因人工无法及时到达现场而影响了生产，也避免了因人为误报、隐报的现象发生，迎合了工业4.0的发展。 2、模块化一体式的发展。 接触器、继电器一直以来是电气自动化故障的多发生点，以后发展可以采用一体化的模块来代替接触器和继电器，使用点对点直接上模块的控制，模块采用最新无线接收系统。 无线智能数字模块直接代替继电器的使用。 无线智能变频器模块代替旧式变频器和接触器。 使用命名频率来区分相