在現(xiàn)在的高爐自動(dòng)化控制中往往采用分布式I/O結(jié)構(gòu)。這種方案存在著現(xiàn)場(chǎng)布線多，施工量大，調(diào)試周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，鑒于高爐自動(dòng)化的設(shè)備特點(diǎn)，采用“仿現(xiàn)場(chǎng)總線控制&分布式I/O結(jié)構(gòu)”組建系統(tǒng)控制方案，更適合高爐自動(dòng)化的控制。這也是我公司“以工程綜合成本為中心”的設(shè)計(jì)理念的體現(xiàn)。
一：仿現(xiàn)場(chǎng)總線控制概念
在系統(tǒng)中，對(duì)于高爐本體儀表和爐定設(shè)備采用傳統(tǒng)的布式I/O結(jié)構(gòu)，對(duì)于熱風(fēng)爐、煤氣凈化（布袋）系統(tǒng)、框槽配料系統(tǒng)采用仿現(xiàn)場(chǎng)總線方式。在這樣方式下把以上三個(gè)系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)中的單體進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)小型PLC控制和電氣控制，由現(xiàn)場(chǎng)的PLC完成單體功能控制和電氣操作，而由上一級(jí)PLC實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程工藝協(xié)作控制。現(xiàn)場(chǎng)PLC子系統(tǒng)和上一級(jí)PLC通過(guò)通訊進(jìn)行連接。
從實(shí)際意義上說(shuō)，該系統(tǒng)不是完全的現(xiàn)場(chǎng)總線方式，而是借鑒了現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)場(chǎng)智能控制的理念，因此稱為仿現(xiàn)場(chǎng)總線控制。
二：方案的提出基礎(chǔ)和可靠性分析：
這一方式的提出示在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備得特點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出來(lái)的。我們知道高爐自動(dòng)化主要有高爐本體儀表、爐定設(shè)備、框槽配料、布袋、熱風(fēng)爐等系統(tǒng)組成。在以上系統(tǒng)中，從設(shè)備功能和分布角度，可以分成兩大類：
1：適合分布式I/O結(jié)構(gòu)的設(shè)備
第一類就是由眾多單一功能元件或裝置組成的系統(tǒng)。如高爐本體儀表系統(tǒng)和爐定設(shè)備系統(tǒng)都屬于第一類。這一類具有這設(shè)備分散功能單一且各不相同的特點(diǎn)。同時(shí)這些設(shè)備中都有著復(fù)雜的控制系統(tǒng)，不適合控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備就近安放的特點(diǎn)。
對(duì)于這些上述設(shè)備，仍然采用分布式I/O結(jié)構(gòu)。
2：適合仿現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)的設(shè)備
第二類是由綜合功能設(shè)備組成的系統(tǒng)。這一系統(tǒng)都具有著有諸多功能相同的設(shè)備組成。他們統(tǒng)一在高爐生產(chǎn)的總體框架下，同時(shí)他們又相對(duì)獨(dú)立，每個(gè)分單元都是個(gè)完整的小系統(tǒng)。如框槽配料、煤氣凈化（布袋）、熱風(fēng)爐。這些設(shè)備適合采用仿現(xiàn)場(chǎng)總線控制方式。下面是詳細(xì)地說(shuō)明：
2．1熱風(fēng)爐系統(tǒng)：
高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)主要有若干（一般3~4）個(gè)熱風(fēng)爐單體和助燃風(fēng)設(shè)備、公共閥門組成，實(shí)現(xiàn)高爐的熱風(fēng)供給。在熱風(fēng)爐系統(tǒng)中，每個(gè)單體都有相同的設(shè)備構(gòu)成，每個(gè)熱風(fēng)爐都是完整獨(dú)立的功能單元，都能夠?qū)崿F(xiàn)燒爐、送風(fēng)的任務(wù)；同時(shí)他們又統(tǒng)一在熱風(fēng)爐生產(chǎn)的工藝之下，共同配合完成高爐的熱風(fēng)供給工作。另外從設(shè)備配置上各個(gè)熱風(fēng)爐無(wú)論是儀表還是電氣設(shè)備配置相同；
2．2煤氣凈化（布袋）系統(tǒng)：
該系統(tǒng)有若干布袋和總管設(shè)備組成，完成高爐煤氣的凈化以及往熱風(fēng)爐供應(yīng)干凈的煤氣。其中組成中的各個(gè)布袋單體都是個(gè)完整獨(dú)立的功能單元，有相同的設(shè)備構(gòu)成，都能夠?qū)崿F(xiàn)凈化、反吹、出灰、送氣的任務(wù)；同時(shí)又都統(tǒng)一在布袋系統(tǒng)對(duì)高爐煤氣凈化、往熱風(fēng)爐送干凈煤氣的生產(chǎn)工藝之下。
2．3框槽配料系統(tǒng)：
這一系統(tǒng)由輸料皮帶組、液壓站、供料設(shè)備組組成，實(shí)現(xiàn)高爐配料供料的功能。其中供料設(shè)備組由料倉(cāng)、下料給料機(jī)、下料振篩、計(jì)量倉(cāng)、下料液壓閘門除塵閥門構(gòu)成，完成獨(dú)立的物料篩分、計(jì)量任務(wù)、供料功能、工程除塵。并統(tǒng)一在高爐配料制度之下協(xié)調(diào)工作，共同完成高爐供料的生產(chǎn)任務(wù)。
正是因?yàn)橐陨先齻€(gè)系統(tǒng)的這些特點(diǎn)，為三系統(tǒng)的仿現(xiàn)場(chǎng)總線的控制方式提供了應(yīng)用前提。從而和高爐本體儀表、爐定設(shè)備的控制系統(tǒng)共同構(gòu)成了“高爐仿現(xiàn)場(chǎng)總線控制加分布式I/O結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)”。
3：系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)總的自動(dòng)化配置結(jié)構(gòu)仍然保留現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，采用三個(gè)CPU，分被控制高爐本體、高爐供料、熱風(fēng)布袋系統(tǒng)。同時(shí)對(duì)于每個(gè)系統(tǒng)針對(duì)實(shí)際情況，采用完全分布式I/O結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)總線加分布式I/O結(jié)構(gòu)。其中高爐本體采用分布式I/O結(jié)構(gòu)、高爐供料中的爐定設(shè)備控制部分（含液壓站）采用分布式I/O結(jié)構(gòu)、高爐供料中的框槽配料部分采用現(xiàn)場(chǎng)總線方式、熱風(fēng)爐和布袋采用仿現(xiàn)場(chǎng)總線方式。具體配置如下：
3．1框槽配料：
和爐定設(shè)備共用一個(gè)主站CUP，并按照倉(cāng)組數(shù)量設(shè)置相應(yīng)的S7200PLC子站。各個(gè)子站通過(guò)通訊和主站CPU進(jìn)行通訊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
主站功能：
完成各個(gè)倉(cāng)組的計(jì)量設(shè)置、配料指令發(fā)布
子站功能：
各子站中實(shí)現(xiàn)：振料、計(jì)量、下料、除塵的功能；同時(shí)接受主站的控制指令：計(jì)量相關(guān)設(shè)置值、協(xié)同配料指令，同時(shí)做出相應(yīng)的應(yīng)答。各子站分別設(shè)置獨(dú)立的控制箱，箱內(nèi)集成PLC控制系統(tǒng)、低壓控制系統(tǒng)、儀表計(jì)量系統(tǒng)。各控制箱放置在現(xiàn)場(chǎng)。同時(shí)皮帶組單獨(dú)作個(gè)子站。
該系統(tǒng)共有如下S7200 子站：
振料子系統(tǒng) 11套（現(xiàn)場(chǎng)采用14個(gè)計(jì)量倉(cāng)）
皮帶輸料系統(tǒng)： 1 套
3.2煤氣凈化（布袋）系統(tǒng)：
和熱風(fēng)爐系統(tǒng)使用同一個(gè)主站CPU，并設(shè)布袋單體S7200PLC子站、公共閥門S7200系統(tǒng)、出灰系統(tǒng)S7200子站。子站間通過(guò)通訊和主站CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
主站功能：
僅完成根據(jù)生產(chǎn)工藝的指令發(fā)布工作如：完成工藝參數(shù)的設(shè)置發(fā)布、布袋協(xié)作指令發(fā)布（如箱體間的送氣切換）、各布袋分項(xiàng)功能指令發(fā)布（如反吹、卸灰）、公共閥門的送氣功能指令發(fā)布、出灰系統(tǒng)設(shè)備的工作指令。
子站功能：
各個(gè)單體PLC系統(tǒng)獨(dú)立的完成布袋箱體的凈化、送氣、反吹、出灰功能。各個(gè)子系統(tǒng)根據(jù)主站的指令做出應(yīng)答，完成具體的控制。各子站分別設(shè)置獨(dú)立的控制箱，箱內(nèi)集成PLC控制系統(tǒng)、低壓控制系統(tǒng)、儀表計(jì)量系統(tǒng)。各控制箱放置在現(xiàn)場(chǎng)。
該系統(tǒng)共有如下S7200 子站：
布袋箱體子系統(tǒng) 10套（現(xiàn)場(chǎng)采用10個(gè)布袋箱體）
公共閥門子系統(tǒng) 1套
出灰子系統(tǒng) 1套
3．3熱風(fēng)系統(tǒng)：
和煤氣凈化系統(tǒng)使用同一個(gè)主站CPU，并設(shè)熱風(fēng)爐單體PLC系統(tǒng)、公共閥門系統(tǒng)、助燃風(fēng)、液壓系統(tǒng)子站。子站間通過(guò)通訊和主站CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
主站功能：
僅完成根據(jù)生產(chǎn)工藝的指令發(fā)布工作如：完成工藝參數(shù)的設(shè)置發(fā)布、熱風(fēng)爐協(xié)作指令發(fā)布（如送風(fēng)切換）、各熱風(fēng)爐分項(xiàng)功能指令發(fā)布（如燒爐、悶爐、吹掃）、助燃風(fēng)機(jī)啟動(dòng)切換、液壓系統(tǒng)的起挺切換。
子站功能：
各個(gè)單體PLC系統(tǒng)獨(dú)立的完成布袋箱體的凈化、送氣、反吹、出灰功能。各個(gè)子系統(tǒng)根據(jù)主站的指令做出應(yīng)答，完成具體的控制。各子站分別設(shè)置獨(dú)立的控制箱，箱內(nèi)集成PLC控制系統(tǒng)、低壓控制系統(tǒng)、儀表計(jì)量系統(tǒng)。各控制箱放置在現(xiàn)場(chǎng)。
該系統(tǒng)共有如下S7200 子站：
熱風(fēng)爐單體子站 4套（4個(gè)熱風(fēng)爐）
助燃風(fēng)子站 1套
液壓站子站 1套
3．4系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示。其中圖1為總的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，圖2為分系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
