自动化系统更新改造方法

作者：全球MRO综合服务商    仪器仪表行业新闻来源：全球MRO仪器仪表交易网    点击数：    更新时间：2007/5/22

自动化系统更新改造方法     型号：      厂商：

 
作者: 佚名    发布时间: 2004-6-10 
Method of Renovating Automation System 
冶金自动化设计研究院 邹立功 
Zou Ligong 
摘 要：现代化大型工厂一般具有高度自动化系统，包括复杂的计算机、电气、仪表，大量的过程I/O信号和多种类、多型号计算机系统的网络通讯。在生产运行多年之后，也面临自动化系统的更新改造，系统愈复杂改造愈困难。保持正常生产节奏情况下,在较短时间内完成自动化系统改造更要解决很多技术问题。通过宝钢一炼钢三电系统改造工程，研究了新旧系统平稳切换的各种技术和方法，很好地解决了多级自动化系统改造的设计、设备、网络通讯、工程实施诸问题。 
关键词：自动化 更新改造 炼钢 
ABSTRACT：Modernized large factory generally possesses highly automated system
 including complicated 
computer, electric drive and 
control, instrumentation, a mass of process I/O signals and network
 communications of all

 kinds of computer systems. 
It faces renovation after years of producing and functioning, and the 

more complicated the 

system is, the more difficult the
 renovation is. Keeping normal production, we have many more technical
 problems to solve
 to fulfill renovating automation 
system. We studied diversified techniques and ways of former and present

 balanced system 
switches though the renovation 
project of No.1steelmaking plant at Baosteel. 
KeyWords：Automation Renovation Steelmaking 
［中图分类号］TP27 ［文献标识码］A ［文章编号］1606-5123(2002)03-0004-04 
1 前 言 
　　现代大型钢铁厂主生产线自动化系统经过多年运行后需要更新改造，如果生产停下来，随生产线主设备改造更新自动化系统，或停产单独进行自动化系统改造，相对容易一些；在维持正常生产的情况下（甚至要求不减产）实现自动化系统改造，难度大了很多。现代大工厂自动化系统均由多级系统构成，通常分为五级，主生产线为三级：L1基础自动化级、L2程控级、L3生产管理级。系统愈复杂，改造难度愈大。我们以宝钢一炼钢厂自动化系统全面改造为例，研究大型工厂自动化系统在线改造的一些技术和方法。 
2 不停产改造的问题 
　　如果厂方要求在不影响正常生产的情况下实施自动化系统改造，首先将大的系统按不同的层次结构，划分成各子系统，制定好改造大纲，配合正常设备维修计划，制定各子系统改造实施计划。最后将全系统整合好。基本办法是先建立起新系统，然后安排一段时间，进行调试和试运行，在此阶段使新旧系统并行运行，通过对输入输出信号切换方法，实现控制系统切换。正常后，拆除旧设备和为切换用的临时装置及电缆。按照这样的切换方法，实施过程中会遇到很多难题，主要有以下几个方面： 
(1) 一般三电自动化系统都有很多输入输出信号，这里三座转炉和共享系统的过程I/O有10000点以上，采用切换方案处理这么多信号工作量很大，如果施工及调试中出现小差错，会对生产设备安全带来问题，以至影响正常生产的进行。 
(2) 原计算机系统与多个计算机有通讯（其中一些这次不改造），例如，转炉计算机与不改造的KIP/KAS、分析、初轧计算机有通讯，为实现转炉计算机新旧系统并行工作，增加GateWay装置。 
(3) 新旧系统具有并行工作的条件，需要额外增加很多设备，例如信号分配盘、切换盘等，为此增加电缆敷设，使工程量大大增加。在原有电气室、操作室老的设备没有拆除的情况下增加新的盘柜，受到空间限制。 
(4) 根据转炉炼钢生产的特点，设备改造可以利用日常维修时间进行，正常安排30天左右一次“定修”，每次12～16h，每座转炉一年左右要安排一次“炉修”，每次8～10天。共享系统改造只能在定修时间，这样施工要间断进行，各炉系统安排在炉修和生产间隙进行。对于这样大型三电系统改造，可利用的时间太短，使施工难度大。 
(5) 在旧的设备和切换设备拆除以后，新的设备需要移位，按电气室新布置重新就位。电缆槽架上的多余电缆也需要清除。 
3 I/O信号切换方法 
　　针对过程计算机、电气PLC和仪表系统过程I/O信号盘、控制盘、操作显示盘，研究使新旧系统能并行工作、可方便切换的I/O信号处理方法。 
　　对来自变送器的二线制4～20mA模拟量输出信号，通过一个信号分配器，同时送入新旧系统，使回路中串接二个负载，一个系统在线工作时，另一个系统可跟踪监视，对调试新系统有好处。为防止回路开路，在每个输入端接有齐纳二级管，以后旧设备拆除时比较方便。 压力、差压、开度、液位等信号发生器，信号传输方式为4～20mA模拟直流电流信号，无源方式，由设备侧供电。在新旧系统切换时，使用断路端子，信号和电源同时切换。并接时要考虑由一侧I/O卡供电。 
　　断路端子与普通端子差不多，比普通端子宽，中间有一个手动拉销，拉出时端子两侧为断路状态，推上后为导通状态。切换柜是装有断路端子的端子柜，炼钢三电改造用了很多这样切换柜。 
模拟量输出信号、直流和交流开关输入输出信号都是通过切换柜进行切换的。4 电气PLC系统切换方法 
原电气控制系统采用日本富士电机早期PLC产品MICREX-E40，现场信号一般通过中继端子盘后到PLC控制站，现场操作显示盘信号直接与PLC控制站连接。PLC控制输出信号经过辅助继电器盘后送MCC（马达控制中心）。这次系统改造现场盘和MCC不属改造范围，这些设备保持不动。 
为了实现在尽可能短的时间内完成新旧系统的切换，新增切换端子盘，改造原中继端子盘和辅助继电器盘。在电气室内将新PLC控制站和新增切换盘临时安放在空余位置上，使新旧系统同时运转，控制信号是切换的。新系统正常运行后，再逐渐拆除老设备，使新设备就位。 
　　作为例子说明转炉铁合金加料系统切换方法，铁合金输送系统设一台PLC控制站，控制铁合金料从地下料仓通过皮带输送到炉顶料仓。铁合金投入系统每转炉设置一台PLC控制站，它分别对三座转炉的铁合金料称量、料仓闸门、投料给料器、料仓号及料位、料仓内容量进行控制和管理，并与铁合金输送系统、L2转炉计算机系统进行通讯。改造中为了进行新旧系统切换，对原辅助继电器盘、中继端子盘等实施改造，把盘内普通端子改为切换端子，各盘和PLC控制站间信号连接见图2。新PLC系统在线运行正常后，配合生产和设备维修计划安排，利用停炉时间拆除旧的辅助继电器盘和旧的PLC控制站，将相应新设备最终就位。 
5 计算机通讯接口切换方法 
　　计算机与其它系统通讯基本上是点对点的，为了新计算机系统调试，增加GateWay使外部信号在新旧计算机之间切换。例如连铸、精整计算机与电气仪表系统通讯，原采用并行接口PLCA。为使新旧计算机系统能并行工作，通过GateWay装置，电气信号由G/W同时送新、旧计算机，计算机送电气信号需经G/W进行切换，如图3所示。与仪表系统通讯的处理同电气是类似的。对于原计算机与计算机间采用串行BSC方式通讯的情况，增加BSC GateWay装置实现计算机间数据传送。连接方法如图4所示。6 计算机系统切换方法 
一炼钢为了增加钢材品种和高附加值产品产量，增设2RH和LF两套钢水精练系统。三电系统构成方案是：二系统分别配置L1设备，共享一套L2系统，向上与钢区L3连接。RH/LF过程计算机与其它计算机的关联见图5。由于炼钢三电系统改造要新建L3系统，更新转炉计算机和连铸/精整计算机。没改造前新建的2RH/LF计算机要与老系统连接，主要涉及计算机间通信接口和工程管理，为此建立2RH/LF系统时与各计算机接口设置GateWay装置，以便进行连接和以后的系统切换，三电系统改造后使新建的L3及转炉计算机等能方便通过网络与2RH/LF计算机连接。 
　　2RH/LF计算机系统控制功能分为以下几个部分：工程管理、2RH程控、LF炉程控及应用系统支撑软件。 
　　根据2RH和LF炉的具体情况，为适应三电系统改造，在软件上开发两套“工程管理”系统。改造前2RH/LF 计算机从炼钢计算机PFU-400系统接收炼钢制造标准和制造命令等信息，经处理生成RH和LF炉冶炼作业标准。炼钢计算机PFU-400是从原钢区区域管理机SCC2接受产品工艺卡和制造命令，进行制造命令状态管理。PFU-400编制出钢计划，下达到2RH/LF 计算机，操作人员在2RH/LF 计算机的MMI上再编制2RH/LF炉作业计划。从炼钢、KIP/CAS和连铸/精整计算机接受前/后工序的生产实绩，从分析计算机接受钢水分析信息，作为模型计算的依据。2RH/LF的生产实绩实时向KIP/CAS及连铸计算机发送，作为后工序的生产操作依据。 
三电系统改造后，接口通过GateWay装置转入与新计算机进行网络通讯，软件方面启动另一套“工程管理”系统。2RH/LF直接接受新建的L3的精炼作业标准、炼钢制造命令及作业计划等，根据这些信息编制2RH和LF炉的作业标准、作业计划，起动2RH/LF的模型计算。2RH控制功能、LF炉控制功能等不变。 
7 结束语 
　　宝钢炼钢厂三电系统改造于1999年11月完成，连铸、精整计算机部分于2000年9月完成，目前系统运转正常。 
　　根据生产、设备状况把大的自动化系统分割为子系统，在相互接口处设切换装置。对转炉系统分为各炉系统和共享系统，各炉系统可利用“炉修”、生产间隙、其它设备检修时间进行调试和新旧系统切换。共享系统一般只能用“定修”时间（各炉及相关工艺系统共同检修时间）进行调试和新旧系统切换。这次改造施工从1999年1月开始，到11月底完成，使三座转炉新系统全部投入生产运行。共通系统利用8次定修时间，三座转炉系统总计用108天，全部按预定计划完成。 
　　为此次三电系统全面改造，宝钢早就开始对引进的自动化系统进行消化研究，根据公司的总体安排，1993年开始启动一炼钢厂3号转炉仪表系统改造，采用日本富士电机MICREX-IX系列DCS设备，改造老式仪表盘和炉前操作盘。首次采用信号切换盘，实现新旧系统平稳切换，于1995年按计划顺利完成，取得了生产在线改造的经验。1997年对2号转炉中央控制室进行移位改造，腾出空间为系统全面改造做了准备。 
这里研究的工厂自动化系统更新改造的一些技术和方法，同样可在类似系统改造中应用。