唐鋼是羅克韋爾自動化公司的老用戶，使用了很多羅克韋爾自動化的軟硬件產(chǎn)品。其中包括唐鋼3＃高爐 （2560M3）系統(tǒng)、粒化渣系統(tǒng)、高爐噴煤系統(tǒng)、燒結(jié)自控系統(tǒng)等等，均使用了羅克韋爾自動化公司的PLC5自動控制系統(tǒng)。該產(chǎn)品以其穩(wěn)定性、良好的可擴 展性、友好的人機界面、軟硬件的開放性贏得了我們的信賴。在唐鋼2＃高爐大修自控系統(tǒng)改造中，我們采用了羅克韋爾自動化公司近年來向國內(nèi)推出的 ControlLogix自動控制系統(tǒng)。
唐鋼2＃高爐自動控制系統(tǒng)共分為：礦槽系統(tǒng)、爐頂系統(tǒng)、熱風(fēng)爐系統(tǒng)、煤氣清洗系統(tǒng)、煤氣預(yù)熱系統(tǒng)、噴 煤系統(tǒng)（制粉、噴吹）、高爐本體及循環(huán)水系統(tǒng)等，整個系統(tǒng)采用7套ControlLogix L5550 冗余系統(tǒng)。考慮到距離遠(yuǎn)、節(jié)點多、抗干擾等因素，采用了CONTROLNET網(wǎng)絡(luò)類型，抗干擾性好，網(wǎng)絡(luò)通道冗余，保證可靠通訊。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為總線型主、子 網(wǎng)結(jié)構(gòu)，既減少了主網(wǎng)的通訊量，保證了人機界面的數(shù)據(jù)顯示，又有利于子網(wǎng)快速的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。下面框圖為整個系統(tǒng)的簡單結(jié)構(gòu)圖，主、子網(wǎng)均為 CONTROLNET網(wǎng)絡(luò)，各個控制站依所控設(shè)備不同采用不同模板，操作站采用了Rsview32 6.3中文版，界面友好，運行穩(wěn)定。另外還有一套數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，利用Rslinx所提供的OPC接口進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，在圖中未標(biāo)出。
由于整個系統(tǒng)比較龐大，在此只能就整個工藝流程進(jìn)行簡單介紹。制粉系統(tǒng)將原煤進(jìn)行細(xì)化加工成粉末狀， 經(jīng)過噴吹系統(tǒng)加壓吹入高爐內(nèi)，增加高爐內(nèi)冶煉強度及降低焦比。熱風(fēng)爐系統(tǒng)用三座熱風(fēng)爐輪流燃燒、送風(fēng)，將高溫加壓空氣吹入爐內(nèi)，使?fàn)t內(nèi)原料在高溫狀態(tài)下， 還原為生鐵，是煉鐵生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。礦槽系統(tǒng)將煉鐵所用原料（焦碳、燒結(jié)球團(tuán)礦、雜礦等）按照爐內(nèi)計算參數(shù)進(jìn)行配料、稱量。爐頂系統(tǒng)根據(jù)工藝參數(shù)設(shè)定數(shù) 據(jù)進(jìn)行布料設(shè)備、布料方式控制，對高爐爐況有直接的影響。煤氣清洗系統(tǒng)將高爐的副產(chǎn)品煤氣進(jìn)行一系列的清洗，變成凈煤氣后可用于生產(chǎn)中的其他環(huán)節(jié)。煤氣預(yù) 熱系統(tǒng)對煤氣和助燃空氣預(yù)熱后可改善煤氣的燃燒效率。高爐本體安裝有大量的溫度、流量和壓力檢測點，對整個高爐的磚襯、水系統(tǒng)、冷卻壁系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測和 控制，使高爐監(jiān)測控制的主體部分。
和以往接觸新系統(tǒng)一樣，我們開始的時候也心存疑慮，這套控制系統(tǒng)能夠像PLC5系統(tǒng)那樣穩(wěn)定、可靠嗎？
在進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)以及以后的應(yīng)用開發(fā)過程中，我們逐漸了解了它。它是一套基于網(wǎng)絡(luò)的高可靠性、非常靈活的自動控制產(chǎn)品。
- 它具有靈活的網(wǎng)絡(luò)類型及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：通過在系統(tǒng)中插入不同類型的通訊模板，系統(tǒng)可組成CONTROLNET網(wǎng)、以太網(wǎng)，可連接DEVICENET設(shè)備，可進(jìn)行串行通訊以及DHRIO通訊，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以是總線型、樹型等，非常方便、靈活。
- produce/consume通訊方式：通過合理的組織數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，CPU之間可進(jìn)行可靠的、時間嚴(yán)格的PRODUCE/CONSUME通訊。
- 全智能型模板：所有模板均為智能型設(shè)計，根據(jù)模板類型不同，每個模板的每個通道都可依用戶需要進(jìn)行設(shè)置，而且由于網(wǎng)絡(luò)的靈活性及模板的智能化，可組態(tài)成OWNER工作方式，多個CPU可讀取同一個模板的數(shù)據(jù)。
- 內(nèi)部標(biāo)簽的可定制化：在ControlLogix系統(tǒng)中，不再有類似PLC5中的已設(shè)計好的標(biāo) 簽名稱（I、O、B、N等），而是用戶根據(jù)需要進(jìn)行靈活的標(biāo)簽定義方式，其中已為用戶提供大量的數(shù)據(jù)類型，原來的計時、計數(shù)等已變成其中的數(shù)據(jù)類型。用戶 甚至可以定義自己的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用自己定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用戶可定義成類似這樣的標(biāo)簽名 稱：BF.system1.hopper1.motor1.state，非常直觀，有些類似于高級語言中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義。
- 可靠的冗余設(shè)計：在老式PLC5冗余系統(tǒng)應(yīng)用中，用戶需要自己編寫CPU之間的數(shù)據(jù)通訊塊，非常繁瑣，不易于維護(hù)，在ControlLogix系統(tǒng)中，所有的維護(hù)及通訊都由系統(tǒng)自動完成，更加方便、可靠，而且用戶可編寫狀態(tài)讀取程序，隨時監(jiān)控冗余系統(tǒng)的狀態(tài)。
- 可刷新升級的模塊固件：ControlLogix系統(tǒng)中有幾種模塊可進(jìn)行固件升級（CPU、SRM、CNB(R)），固件升級就是運行效能和可靠性的升級，用戶可以從ROCKWELL網(wǎng)站下載新的Flash版本。
由于ControlLogix系統(tǒng)與PLC5系統(tǒng)有許多概念上的不同，加之 ControlLogix系統(tǒng)非常靈活，有許多參數(shù)允許用戶進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，因此對于好多重要的概念需要理解透徹，比如RPI與NUT、API的概念和相 互關(guān)系，對于整個網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度與維護(hù)至關(guān)重要。連接數(shù)（Connection）的概念，對于CNB模板的正常工作非常重要。ControlLogix系統(tǒng)中 數(shù)據(jù)的組織形式，合理的數(shù)據(jù)類型定義，對于整個系統(tǒng)的利弊。Schedule和Unschedule數(shù)據(jù)塊的傳送方式。與上位機的數(shù)據(jù)傳送方式。 Produce／Consume的工作方式。Keeper的概念以及Keeper在整個網(wǎng)絡(luò)中的角色等等。再開始進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計時，我們就遇到了一些問題， 首先，我們的冗余系統(tǒng)，經(jīng)常出現(xiàn)莫名其妙的問題，兩個CPU連接斷開，不能進(jìn)行同步，在線添加標(biāo)簽多個后CPU出現(xiàn)故障，后來升級了CPU和CNB、 SRM的固件版本后，問題解決了。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)調(diào)度時，由于對相關(guān)參數(shù)的概念和相互聯(lián)系不太清楚，導(dǎo)致各種問題的出現(xiàn)，調(diào)度不成功，網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)不正常，畫 面數(shù)據(jù)刷新緩慢，程序不能上傳等，在進(jìn)行了多次咨詢后，概念清楚了，問題就得到了解決。CNB模板在ControlLogix系統(tǒng)中，是本地CPU與其他 基板或CPU、人機界面通訊的唯一通道，地位僅次于CPU模板，它的工作參數(shù)的好與壞對整個系統(tǒng)的影響非常大，在我們的控制系統(tǒng)中，由于模板數(shù)量多，超出 了CNB模板正常工作的連接數(shù)，導(dǎo)致CNB模板CPU占用率很高，系統(tǒng)不能正常工作，后來又增加了一塊CNB模板，連接數(shù)和CPU占用率立刻降到正常范 圍，系統(tǒng)也隨之正。
我們的高爐已于2003年元月1日投產(chǎn)，到現(xiàn)在已經(jīng)生產(chǎn)兩個多月的時間了，控制精度能夠滿足生產(chǎn)需 要，整個系統(tǒng)運行正常。相比起來，它的穩(wěn)定性不次于PLC5系列，而且它的熱備方式也較為完善，在我們進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)時，多次模擬各種故障它都能靈活切 換，讓我們對這套新系統(tǒng)信心大增。
在此，我想以這篇文章，和所有使用和喜歡羅克韋爾自動化軟硬件產(chǎn)品的朋友進(jìn)行交流。我覺得羅克韋爾軟件產(chǎn)品同樣出色，而且做得非常開放，例如OPC或VBA等等，易于進(jìn)行二次開發(fā)，但由于以ControlLogix為題，不再贅述。
參考文獻(xiàn)
- ControlLogix用戶手冊
- ControlLogix培訓(xùn)資料
作者簡介
韓雪冰，1993年畢業(yè)，一直從事PLC軟件設(shè)計及系統(tǒng)維護(hù)工作至今，參加過3＃高爐（2560m3）（為PLC5系列）和2＃高爐（2000m3）等多套自控系統(tǒng)的系統(tǒng)組建及軟件設(shè)計工作。