摘 要：论述了Yaskawa PLc和Yokogawa Fcs在宝钢4BF喷煤制粉系统中的应用。PLc完成电气数字量信号的逻辑控制，Fcs完成仪表模拟量信号的调节控制，二者通过网络进行通信，实现控制系统功能。

　　0 前言

　　宝钢4BF L1基础自动化级控制系统采用了日本Yaskawa公司和Yokogawa公司提供的三电一体化新系统，主要完成电气逻辑控制和仪表调节控制。在双重化的V—NET网上有4台电气控制的CP-317可编程逻辑控制器(PLC)、5台仪表控制的Centum-CS3000的控制站(FCS)和2台工程师站及7台CP5800人机接口(HMI)，其中PLC3和FCS5应用于喷煤制粉系统控制。图l所示为高炉基础自动化控制系统框图。

　　1 制粉工艺

　　制粉系统由原煤仓、给煤机、磨煤机、烟气升温炉、引风机、排风机、袋式收粉器等组成。原煤由供煤皮带送人三个原煤仓，经过原煤仓出口阀进人给煤机，再经落煤管进入磨煤机，经干燥和碾磨，合格的煤粉由输送管送人袋式收粉器，将气粉混合物中的煤粉收集下来进入振动筛，除去杂物，经落粉管进入煤粉仓。烟气升温炉燃烧高炉煤气和焦炉煤气，产生l 000℃左右的烟气，与经引风机抽引进入的高炉热风炉废气(160～280℃)混合成200～290℃的干燥气。袋式收粉器排出的烟气由主排风机抽引并经烟囱排人大气。图2所示为制粉工艺流程图。

　　2 PLC系统

　　PLC采用日本安川电机公司的CP-317，CP-317硬件采用了cPU双重化结构，同一个机架中

　　的2个CPU，一个为在线运行，一个为热备。V-NET采用CP.2520通信模块进行通信，并采用双重化的结构，V-NET的通信速率可达10 Mb/s。CP-317 PLC和2000系列远程I/O站的通信采用cP-215模块进行通信，其通信速率可达4 Mb/s。CP-317 PLc的编程采用CP-717 EWS软件来实现。HMI的画面通过CP-5800与FCS应用程序的开发实现其功能。图3所示为CP-717软件中PLC组态界面，用此界面可以实现机架、槽号、模块、地址等硬件组态。

 　3 FCS系统

　　Centum一Cs3000系统的现场控制站FCS采用了其适用于大型控制系统的增强型KFCS2控制站。增强型控制站KFCs2由以几部分组成：现场控制单元、节点单元及通信总线。现场控制单元负责各种控制、计算和数据通信;本地节点单元和远程节点单元负责现场信号的采集和控制输出。HMI画面和仪表流程控制程序均在工程师站的CS300软件环境下编制，通过双冗余V-NET网络与控制站进行通信。图4为Cs3000软件中FCS组态界面，可以实现配置通信节点，组态硬件等功能。

　　4 网络通信

　　控制系统中网络通信种类相对较多，如：HMI与DCS、HMI与PLC、PLC主站与远程站、FCS主站与远程站、PLC与FCS及CP717与PLC等。其中HMI与PLC，PLC与DCS的通信比较复杂。

　　HMI的CS3000与PLC通信是通过在上位机安装CP5800软件，PLC编写CP2520通信程序来

　　实现的。通过CP5800中定义各种形式名和TAG名，完成画面的监控报警等功能。

　　PLC与DCS互相通信交换实时数据，其中PLC采用LINK通信方式，DCS采用GS通信方式。PLC3的VNET站号为13，FCS5的VNET站号为05，每一站可以发送接收各16 WORDS的信号。PLC3的信号发送地址为OW2070—OW207F，接收地址为:IW2040-IW204F。FCS只能收发位(bit)信号，且一个字(word)内的位的排列次序与PLC相反，发送地址位为%GS00105一%GS25605，接收地址为%GS00113一%GS25613。

　　图5为在PLC3的CP2520模块硬件组态属性中设置LINK通信的界面，将预先分配好的各控制站地址及字数输入到分配表中，其中PLC3的寄存器类型为输出OW，是发送给其他站信号的地址，其他站寄存器类型为IW输入，是PLC3接收其他站信号的地址。

　　图6为FCS5在GS通信组态属性中的设置界面，将相应的通信信号写入到表中，即可发送给其他控制站，接收其他控制站信号时，直接在FCS5程序中使用GS变量调用，格式为：GS+序号+站号。

　　5 系统功能

　　PLC与DCS共同完成了高炉喷煤制粉生产要求的全部控制功能。包括设备的操作方式选择，手动启动，自动顺序启动，自动顺序停车，紧急停止等电气逻辑控制功能;也包括磨煤机入口负压、磨煤机出口温度调节，升温炉燃烧控制、给煤量调节等仪表调节控制功能。

　　在制粉启动和停止过程，磨煤机出口温度控制十分重要，关系到制粉的成败，下面对PLC与DCS控制磨煤机出口温度加以阐述。制粉系统启动中的PLC再循环气切断阀全开信号，使DCS控制再循环气流量调节阀处在全开位置，PLC启动主排风机后，将主排风机入口切断阀全开，此后DCS通过主排风机入口调节阀控制系统最小流量，再循环气调节阀控制磨煤机人口压力。当PLC送来“暖机指令”时，DCS通过控制废气引风机入口调节阀，使磨煤机出口温度按5—

　　7℃/mill的速度升温到80℃。延迟后确认给煤机投入，同时小烧嘴进行点火，保持最低负荷，磨煤机人口压力切换到引风机人口调节阀控制。为维持磨煤机出口温度为80℃，再循环气调节阀按曲线由小烧嘴控制磨煤机出口温度。随着给煤量的继续增加，小烧嘴达到最大流量，循环气调节阀完全关闭。此时PLC启动大烧嘴，大烧嘴启动后，小烧嘴回到最小负荷，磨煤机出口温度由大烧嘴控制。

　　制粉系统停机时，PLC发出断煤指令，升温炉大小烧嘴自动关闭，打开再循环气切断阀，DCS控制给煤量慢慢减少。当给煤量降至最小值时，引风机入口调阀渐关至全关，再循环气调节阀渐开至全开，PLC停止给煤机。磨煤机出口温度继续按1℃/min左右的速度下降，直到磨煤机出口温度降至60℃，此后PLC控制其他电气控制设备停止，恢复到初始状态。

　　6 结束语

　　2005年4月宝钢4号高炉制粉系统顺利投产，Yaskawa PLC与Yokogawa FCS在制粉控制系统中的应用取得了良好的效果，不仅满足了高炉喷煤制粉正常生产的全部控制需求，而且PLC和DCS通过网络通信进行信号交接，实现了电气逻辑和仪表调节的独立控制，也为现场电气和仪表专业人员的维护工作创造了有利条件。