1  引言
文丰钢铁2＃高炉(450M3)系统是邯钢集团自动化部工程技术中心承揽的第一个以技术贸易转让形式开发的一个高炉项目。包括高炉本体、原燃料供应、热风炉等子系统。它属于单罐上料其自动控制系统为基础自动化,包括打印报表。其PLC控制系统采用了施耐德公司的TSX Quantum 140系列的CPU434 12作为可编程控制器，上位监控软件采用Ifix3.0，编程软件采用CONCEPT2.5。该系统PLC主机4套，通过以太网互相连接进行通信。设HMI监控站9个，操作系统均为Windows2000。

2  硬件网络构成
高炉工长室上位系统共设了9个HMI监控站，连接高炉本体、除尘、原燃料、热风炉4套PLC系统。各系统都有操作台。通过HMI工作站，可以对所有的设备进行在线监控，完成各个工艺设备或者工艺流程的顺序控制及PID调节，故障报警处理及显示。各PLC之间，HMI工作站与各PC之间，PC机与PLC之间均采用工业以太网。以太网网络结构图如图1所示。
图1各部分功能如下:

图1     以太网网络结构图

(1) OS1-OS2 IFIX3.0客户端/服务器，进行从原燃料系统PLC的数据采集、报警触发、历史数据记录、监视和控制。同时进行报表打印。
(2) OS3-OS4 IFIX3.0客户端/服务器，进行热风炉系统PLC的数据采集、报警触发、历史数据记录、监视和控制。
(3) OS5-OS6 IFIX3.0客户端/服务器，进行高炉本体PLC的数据采集、报警触发、历史数据记录、监视和控制。
(4) OS7 IFIX3.0客户端/服务器，进行所有系统的监视，作为工程师站。
(5) OS8-OS9 IFIX3.0客户端/服务器，进行从煤气除尘和出铁场除尘系统PLC的数据采集、报警触发、历史数据记录、监视和控制。

3  Modicon TSX Quantum PLC硬件的应用
3.1  硬件的应用
Modicon TSX Quantum CPU是位于Quantum本地I/O底板上的一个CPU模板，用它对现场的各个设备发出动作指令，这些指令用于实现一些专用功能，诸如逻辑、过程顺序控制、时序、耦合、算术运算等，以通过数字量和模拟量输出对不同类型的设备装置和过程进行控制。通过远程I/O模板进行机架扩展以实现来自现场装置的信号如限位开关、接近开关、温度传感器、电磁阀、阀执行器等信号转换成CPU能够处理的信号电平和格式。通过以太网模板(NOE)采用TCP/IP协议，介质采用双绞线电缆进行通信交换数据，使整个高炉的设备运行情况展现在工长的面前。远距离通讯采用光纤收发器，然后通过SWICTH进行扩展，连接各台机器和PLC。Quantum系统同时提供了IEC要求的全部5种编程方式:LD、FBD、SFC、IL、ST，将传统DCS与PLC的优势完美地结合于一体，同时具备了强大的过程控制功能和离散控制功能。
3.2  所用模板数量及型号
如附表所示。

附表

4  软件的应用与开发
4.1  软件的特点
监控系统(HMI)采用Intellution公司的iFIX3.0监控软件，iFIX是Intellution DynamicsTM工业自动化软件解决方案家族中的HMI/SCADA解决方案，用于实现过程监控，并在整个企业网络中传递信息。基于组件技术的Intellution Dynamics还包括了高性能的批次控制组件、软逻辑控制组件及基于Internet的功能组件。所有组件能无缝地集成为一体，实时、综合地反映复杂的动态生产过程。实现生产过程工艺流程及各参数的采集显示、报警、回路控制画面，历史数据存储及趋势图，报表等监控功能。在上位机可同时运行Server和Client.所有的组态数据和过程数据集中放在数据库中，所有的客户端均可以访问组态数据，它本身有两重身份，也可以访问组态数据。iFIX3.0支持其于因特网的远程在线组态;嵌入式VBA(Visual Basic For Application);操作系统为Windows 2000;编程软件采用Concept2.5，它支持５种IEC标准语言;系统提供了派生功能块(DFB)，并可在Concept2.5应用程序中反复调用，如果一些特定的算法或逻辑控制需要改变，只需修改DFB功能块即可。
4.2  Ifix3.0监控软件的功能
(1) 采集数据
来自工业现场和其他场合的数据通过PLC可编程控制器采集，通过MBE驱动协议，将下位PLC系统和上位SCADA系统紧密连接在一起。
(2) 显示和处理数据
采集到的信息流形成统一、高效的实时数据库。数据可以进行报警、脚本处理、存储或其他功能处理。处理的任何结果或操作员的任何操作都将和统一在数据库中数据进行数据交换，来完成显示和控制功能。
(3) 支持OPC通信
(4) 支持DDE数据交换
4.3  系统功能的实现
文丰钢铁2＃高炉上位机监控、操作画面充分利用IFIX3.0软件特有的动态图形编辑功能完成CRT操作、过程值显示、报警等功能。为便于操作维护，设有报警显示画面、实时趋势画面、历史趋势画面、流程图操作画面以及各种操作面板(如PID回路控制操作面板、电控系统流程操作面板、电气设备控制面板等)，使操作人员操作更加简单、快捷、为实现全线自动话提供了有利的条件。
4.4  工长室系统主要画面
(1) 状态操作画面
主要显示高炉系统的各种实时数据和现场设备状态，例如槽下的矿、焦称量值，供矿、返矿皮带状态，供焦、返焦皮带状态，料仓振动筛状态;炉顶料罐的状态、均压阀和放散阀状态及布料器状态等;本体的各种压力、温度、流量数据等
(2) 布料矩阵设定画面
完成高炉上料布料的矩阵设定。包括布料器倾角α的设定，料流阀开度γ的设定，如图2所示。

图2     布料设定表
(3) 槽下上料数据设定画面
完成14个矿斗及2个焦斗称量定值的设定、运行周期的设定、设定值为每车装料种重量，操作人员根据16个料仓中的实际矿种输入每种料设定值。如图3所示。

图3     槽下上料设定画面

(4) 辅助系统画面
可在工长室监控系统上同时看到热风炉系统、原燃料系统、除尘系统的主要画面，便于高炉和辅助系统信息及时交换，有助于高炉的操作。
(5) 报警画面
显示处于报警状态的控制点。例如，状态报警、设备报警、综合报警等，以便能指导操作人员顺利操作。
(6) 通过DDE方式实现了上料数据在EXCEL表格中的打印功能。
4.5  几点经验
(1) 历史数据的定期清理。一些非重要历史数据记录太多会直接影响计算机的运行速度，所以要做定期自动删除功能。
(2) DDE的应用。高炉上料系统要完成上料数据的打印功能，所以通过DDE驱动实现了IFIX3.0数据库和 EXCEL表格进行数据交换，实现报表打印功能。

5  结束语
Modicon TSX Quantum PLC 和 Ifix3.0经过文丰钢铁2＃高炉一年多的现场应用，使用稳定可靠，效果非常好，为高炉的稳产高产发挥了作用。