1  引言

我公司90m2烧结机于1991年建成，plc自动控制系统采用的是美国modicon公司的584系统，其间经过升级改造，原系统已经被更先进quantum系统取代，但系统已经运行了十多年，通讯方面时常出现一些问题。控制程序一直沿用dos6.22操作系统下的modsoft v2.62开发环境，界面复杂、操作繁琐、功能简单；程序本身虽然逻辑严密，但长期以来随着工艺更新，程序也不断修改，致使结构繁琐混乱，加上中间点过多，没有注释，给维护工作造成很大困难，直接影响了烧结生产的顺利运行。

系统原先采用电气操作台控制。调度台与电气操作台分置于内外间，启停时需进入里间才能操作，耗时耗力耗人；另外，由于时间长，电气操作台线路老化、虚接，常常引起误动作，电工查找故障需对图比照，顺线路一点点检查，这些不利因素增加了人、财、物等各项成本，也极大地影响了生产作业率。第一次改造也只是用简单的ifix2.5画面替代电气操作台上的按钮和开关，整个生产工艺仍然通过模拟屏显示，并没有实现真正意义上的上位机画面监控。

2  解决方案

针对此种情况，2006年5月份正式实施改造,并于6月13日投入运行。本着最大限度降低成本的原则，决定仍然采用quantum自动控制系统，控制程序重新编制，采用bbbbbbs2000操作系统下的concept2.6软件编程；监控画面采用ifix2.5软件，重新制作，将各个工艺流程显示在画面上，同时实现故障报警、历史趋势显示；上位机与plc之间的通讯由以前的mb+改为以太网通讯，速率更快，网络也更加稳定。

2.1 硬件配置

硬件配置如下：cpu模板：140 cpu 434 12a；电源模板：140 cps 114 20；底板：140 xbp 006 00；工控机：研华ipc-610h；显示器：philips  190s5；以太网模板：140 noe 771 00；交换机：赫斯曼rs2-tx；ifix并口支持硬件密钥；ups电源：梅兰日兰5kva；双绞线、同轴电缆若干。

(1) cpu：cpu模板140 cpu 434 12，采用80486处理器，时钟速率66mhz，逻辑解算时间大大缩短，提高了整个自动化系统的性能。

(2) 以太网(ethernet)高速通讯网：上位机与plc之间通过以太网通讯。以太网是现在普遍采用的局域通讯网络，采用tcp/ip协议，具有高速、工作方式灵活、高度可扩展、高可用性、调试快速等特点。

(3)  远程io(rio)：远程分站通过rio 网与控制器通讯。rio网是一个高速局域网络，网速达到1.544mb/s，传输介质采用同轴电缆。quantum cpu 可以支持多达31个分站，只要线路上信号衰减小于35db，最远可达4572m(15000feet)。系统中每个rio分支模板要求一个分支器，网络末端加终端电阻，便于以后系统扩展。

(4)  并口支持硬件密钥：运行ifix，需要使用硬件密钥来控制和启用安装中可用的软件选项，并启用终端服务器颁发许可证，还可以保护inbbblution以防非法复制ifix软件。现有两种硬件密钥，一种支持并口配置，一种支持usb端口配置，我们采用支持并行口配置的硬件密钥。该自动控制系统的系统配置图如图1所示。

图1  系统配置图

如图1所示，该系统共有三台操作站，冗余备用，事故时不会影响生产正常运行。三台操作站通过交换机，以双绞线为传输介质，跟以太网通讯模板140 noe 771 00连接，实现以以太网方式与plc通讯。以太网通讯方式为erp采集数据提供了可能，并可以据此实现整个自控系统的远程集中控制，这是自动化技术发展的方向。根据现场设备配置，系统共有五个电磁站，中控室、原料电磁站、配料电磁站、烧冷电磁站和冷却电磁站。cpu在中控室，通过远程io(rio)与四个远程电磁站通讯。由于整个系统只采用一个cpu，传输距离太长，信号衰减并致使信号失真不可避免。所以远程通讯分为两路，各沿分开线路至不同远程分站，这样需将通讯模板通讯口和冗余接口全部占用。这样的通讯方式虽然在通讯模板上会显示错误，但并不影响正常通讯。分支器采用ma-0185-100(b)，远程通讯末端连接终端电阻，采用52 0422 000。

2.2 软件体系

(1) 编程软件：编程软件concept 2.5是一种基于bbbbbbs环境的编程工具，提供包括多种编程语言的单一开发环境，功能强大，从程序的开发和维护上都大大优于原有的modsoft软件。其优点为：采用bbbbbbs操作系统，界面简单，操作方便； concept具有联机的程序编辑功能，编辑完后可立即执行，不必重新下载；concept提供了多窗口编辑功能，可同时显示不同区段的程序，方便对照、复制与编辑；具有程序单元输入功能，可将整个开发工作分解为多个程序单元，独立输入；具有程序语法检查功能及程序测试功能。

90m2烧结机包括含铁料上料系统(81)、溶剂系统(83)、灰石转运系统(84)、白煤粗碎系统(85)、白煤细碎系统(87)、上煤系统(88)、配混系统(1、2两个系列)、烧冷系统(3、4两个系列)、成品系统(5、6两个系列)、铺底料系统和除尘系统。担负着向几座高炉输送烧结矿的任务。工艺流程如图2所示。

图2  工艺流程图

根据工艺流程以及concept特点，程序分为不同程序段，对应相应的工艺系统，如88系统、配混系统、烧冷系统等，每个程序段采用相同编程思路：

● 判断运行条件满足否。

● 满足则由操作人员启动该系统。

● 自动延时逆向启动各设备。

● 停止方式分为急停和顺停，无料时采取急停方式，有料时采取顺序停车方式，各设备间有延时。

● 启动电铃启动过程超时，则此次启动失败；故障报警输出。

程序流程图如图3所示。

图3  程序流程图

整个程序实现了工艺要求的设备连锁控制条件及系统间连锁控制条件，其中配料系统实现圆盘全部或部分参与配料，成品系统实现缓仓储料和高炉直送的无扰动切换。针对系统投运以来经常出现的“打机枪”现象，即设备的输出信号与输入反馈信号由于瞬间不稳定，信号交替闪烁，致使接触器频繁动作，影响生产及损耗设备问题，程序也加以考虑，采取措施避免了这种现象。

(2) 画面软件：ifix是inbbblution dynamics自动化软件中的hmi/scada组件，基于bbbbbbs nt，实现对生产过程监视和控制的功能。ifix2.5增加了许多重要功能，结构也加以完善，明显地减小了自动化工程设计时间，使系统升级和维护更快更简化，并且大大地增加了生产率。

上位机采用bbbbbbs 2000操作系统，i/o驱动器采用mbe，通过以太网通讯方式实现与plc之间的通讯。上位机画面包括总貌画面、81/88系统、83/84系统、85/87系统、配混系统、烧冷系统、成品系统、铺底料系统、以及除尘系统，实现了整个工艺流程的实时数据采集、过程监视(图形显示)、监视控制功能，并且增加了故障报警、历史趋势画面。画面尽量贴近现场设备，配置及颜色符合操作工习惯，大画面及操作子画面的结合使操作简单易学。

3  结束语

改造完成后，实现了整个烧结工艺流程的实时监控，通过上位机轻点鼠标即可完成设备启停，ifix画面考虑了人性化设计，画面上的开关和按钮增强了直观操作，操作简便，加快了识别速度，减少了操作错误。

综观投入运行后的生产情况，尤其是打机枪现象的解决，大大减少了烧结机停车时间，一台时烧结矿140吨，每吨烧结矿加工成本60元，按一个月少停车十二小时计，两台烧结机一年增加效益：140×2×12×12×60=242万元，加上减少的设备损耗费3万元，总计一年创效245万元。