西門子全集成自動化解決方案在太原鋼鐵集團660m2燒結及脫硫控製係統的應用
前言:
woguogaigekaifangyilai,buxiugangminyonghechengshijianshedejudaxuqiuyizhizaituidongbuxiugangxiaofeihechannengjianshedekuaisufazhan,jinruxinshiji,woguoyeyichengweishijiejibuxiugangxiaofeidaguoheshengchandaguo。jinnianlai,gongyelingyutebieshizhonghuagongyelingyudezhongduotouzijiansheduibuxiugangdexuqiubujinxianyushuliangcengmian,gengduibuxiugangdezhiliangbiaozhuntichulexindeyaoqiu。yucitongshi,woguo"十一五"規劃綱要提出了"十一五"期間能耗降低20%、主要汙染物排放降低14%的目標,我國鋼鐵工業的發展受到資源、能源、環境保護等多方麵的製約。為此,眾多大型不鏽鋼企業紛紛深入進行產業技術升級,開展節能減排活動,並積極倡導和實施現代化、數字化、清潔化生產,大力推進循環型綠色鋼鐵企業建設。
太原鋼鐵(集團)有限公司(簡稱太鋼)是中國特大型鋼鐵聯合企業和全球產能最大、工藝技術裝備最先進的不鏽鋼企業。2009年,太鋼在危機困境中求發展,營業收入達1013億元,實現連續3年營業收入突破1000億元大關;全年生產不鏽鋼248萬噸。
太鋼的主要產品除不鏽鋼外還有冷軋矽鋼、碳鋼熱軋卷板、火車輪軸鋼、合金模具鋼、軍工鋼等。不鏽鋼、不鏽複合板、高牌號冷軋矽鋼、電磁純鐵、高強度汽車大梁鋼、火車輪軸鋼、花紋板、焊瓶鋼市場占有率國內第一。
身為業內的領軍企業,太鋼誌在成為冶金行業循環經濟和節能減排的示範工廠,實現企業與社會的協調、持chi續xu發fa展zhan,而er作zuo為wei鋼gang鐵tie生sheng產chan的de能neng耗hao和he排pai放fang大da戶hu,煉lian鐵tie係xi統tong自zi然ran要yao擔dan負fu起qi鋼gang鐵tie聯lian合he企qi業ye的de節jie能neng降jiang耗hao,降jiang低di生sheng產chan成cheng本ben,實shi現xian環huan境jing友you好hao的de重zhong任ren。
現代化燒結生產
燒結是把含鐵原料加入熔劑和固體燃料,按要求的比例配合、加(jia)水(shui)混(hun)合(he)製(zhi)粒(li)後(hou),平(ping)鋪(pu)在(zai)燒(shao)結(jie)機(ji)台(tai)車(che)上(shang),經(jing)點(dian)火(huo)抽(chou)風(feng)燒(shao)結(jie)成(cheng)塊(kuai)的(de)過(guo)程(cheng)。燒(shao)結(jie)機(ji)適(shi)用(yong)於(yu)大(da)型(xing)黑(hei)色(se)冶(ye)金(jin)燒(shao)結(jie)廠(chang)的(de)燒(shao)結(jie)作(zuo)業(ye),它(ta)是(shi)抽(chou)風(feng)燒(shao)結(jie)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)主(zhu)體(ti)設(she)備(bei),可(ke)將(jiang)不(bu)同(tong)成(cheng)份(fen),不(bu)同(tong)粒(li)度(du)的(de)精(jing)礦(kuang)粉(fen),富(fu)礦(kuang)粉(fen)燒(shao)結(jie)成(cheng)塊(kuai),並(bing)部(bu)分(fen)消(xiao)除(chu)礦(kuang)石(shi)中(zhong)所(suo)含(han)的(de)硫(liu),磷(lin)等(deng)有(you)害(hai)雜(za)質(zhi)。燒(shao)結(jie)機(ji)按(an)燒(shao)結(jie)麵(mian)積(ji)劃(hua)分(fen)為(wei)不(bu)同(tong)長(chang)度(du)不(bu)同(tong)寬(kuan)度(du)幾(ji)種(zhong)規(gui)格(ge),用(yong)戶(hu)根(gen)據(ju)其(qi)產(chan)量(liang)或(huo)場(chang)地(di)情(qing)況(kuang)進(jin)行(xing)選(xuan)用(yong)。燒(shao)結(jie)麵(mian)積(ji)越(yue)大(da),產(chan)量(liang)就(jiu)越(yue)高(gao)。
suizhegangtieqiyegaoludaxinghuadefazhan,congjingjihelidepeizhijiaodulaikan,shaojieshebeidedaxinghuashiwoguoshaojiexingyefazhandezhuxuanlv,taotaixiaoxingluohoudeshaojiefangfashigaishanshaojiekuangzhiliangdegenbentujing。weici,taigangzai2009年nian決jue定ding新xin建jian一yi台tai滿man足zu現xian代dai生sheng產chan需xu求qiu的de大da型xing燒shao結jie機ji,並bing逐zhu步bu淘tao汰tai掉diao原yuan有you的de小xiao型xing設she備bei,以yi期qi有you效xiao提ti高gao燒shao結jie礦kuang的de產chan量liang和he質zhi量liang,並bing降jiang低di燒shao結jie工gong序xu能neng耗hao。
堅定不移的選擇
新建的太鋼4號燒結機涉及主廠房、配料車間、脫硫脫硝等多個控製區域,具有工藝流程長、設備多且分布廣、控(kong)製(zhi)複(fu)雜(za)的(de)特(te)點(dian)。能(neng)否(fou)保(bao)證(zheng)生(sheng)產(chan)的(de)無(wu)差(cha)錯(cuo)連(lian)續(xu)平(ping)穩(wen)運(yun)行(xing),對(dui)整(zheng)體(ti)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)提(ti)出(chu)了(le)嚴(yan)苛(ke)的(de)要(yao)求(qiu)。太(tai)鋼(gang)煉(lian)鐵(tie)廠(chang)電(dian)氣(qi)部(bu)趙(zhao)部(bu)長(chang)對(dui)此(ci)作(zuo)了(le)詳(xiang)細(xi)分(fen)析(xi),他(ta)指(zhi)出(chu),4號燒結機的控製係統從自身技術角度必須要滿足以下需求:
分散控製功能:要求係統控製功能分散,管理集中,集數據采集、過程控製、信息管理於一體,構成一個全集成的、結構完整、功能完善、麵向整個生產過程的先進過程控製係統;
可靠穩定運行:對於冶金行業而言,控製係統的可靠性、安全性是一個非常突出的問題,它直接關係到相關設備的運行及用戶的生產效率和經濟效益;
高速通訊網絡:由於本係統的自身特點,對網絡通訊也提出了特定要求,必須采用高速通訊網絡來實現實時數據的交換與控製。
基於各方麵需求的綜合考慮,太鋼一如既往地選擇了西門子提供的全集成過程控製係統SIMATIC PCS7 ,並將係統集成、項目實施及相關服務的重任交給了西門子工廠自動化工程有限公司(簡稱SFAE)。“西門子是我們長期的親密合作夥伴,也是我們的最佳選擇”,趙部長表示,“西門子具備的行業領先地位、優秀的工程技術和服務水平以及多年來愉快的合作經曆都使我們對西門子堅信不疑。”
SFAE公司簡介
西門子工廠自動化工程有限公司(簡稱SFAE)創建於1993年,是西門子在中國自動化領域投資的第一家運營公司。目前,SFAE已成功成為中國專業的自動化與驅動服務提供商、自動化工程解決方案提供商和低壓電櫃製造商。
從創建至今,SFAE一直本著以客戶為先、零距離服務客戶的原則,在全國設立了23個辦事機構,已經為數控機床、起重機械、石油鑽機、鋼鐵冶金、汽車製造、生產機械、生產執行係統(MES)、測試台係統等領域的4000多家企業提供了專業的產品和服務。
在鋼鐵冶金領域,SFAE將西門子的產品、行業經驗與客戶的生產工藝緊密結合,在焦化、燒結、高爐、連鑄、酸洗和其它輔助工藝段提供自動化控製係統的係統集成方案、項目實施與管理、備件供應、技術服務和係統的升級改造,大大縮短建設工期,節省客戶投資成本。
實施方案
燒結機控製係統
太鋼4號燒結項目計算機控製係統采用西門子過程控製係統SIMATIC PCS7 V7.1,控製的工藝係統及工藝段包括:1#PLC(燃料熔劑,泵站係統,混配料係統)、2#PLC(燒冷係統,整粒篩分係統)、3#PLC(原料進料係統,熔劑破碎篩分係統,燃料破碎篩分係統)、4#PLC(配料混合係統,主粉塵係統,循環水係統)及5#PLC(燒冷係統,整粒篩分係統,鋪底料係統,冷返礦係統,主電除塵輸灰係統)。PCS7係統采用西門子典型的服務器/客戶機架構並預留二級係統接口,方便網絡通訊及數據傳遞。
基礎自動化部分采用基於PROFIBUS現場總線的解決方案,由AS站417-4-2H主機和ET-200M遠程I/O係xi統tong組zu成cheng。由you西xi門men子zi以yi太tai網wang交jiao換huan機ji組zu成cheng的de冗rong餘yu光guang纖xian環huan網wang將jiang基ji礎chu自zi動dong化hua部bu分fen與yu兩liang對dui冗rong餘yu服fu務wu器qi連lian在zai一yi起qi。每mei對dui冗rong餘yu服fu務wu器qi間jian采cai用yong同tong步bu相xiang互hu監jian控kong,同tong步bu進jin行xing歸gui檔dang與yu控kong製zhi。整zheng個ge係xi統tong操cao作zuo員yuan站zhan與yu兩liang冗rong餘yu服fu務wu器qi間jian實shi施shi同tong步bu接jie收shou與yu發fa送song數shu據ju,各ge基ji礎chu自zi動dong化hua部bu分fen間jian的de數shu據ju采cai用yong工gong業ye以yi太tai網wang進jin行xing通tong訊xun。控kong製zhi器qi在zai采cai用yong硬ying件jian冗rong餘yu的de同tong時shi還hai采cai用yong了le西xi門men子zi軟ruan件jian冗rong餘yu措cuo施shi,使shi整zheng個ge係xi統tong能neng夠gou雙shuang向xiang安an全quan,可靠穩定運行。網絡係統的配電采用西門子冗餘電源,提高了整個係統的可靠性與穩定性。
脫硫脫硝係統
太鋼4號燒結項目配套的脫硫脫硝工程的控製係統采用西門子SIMATIC S7-400H冗餘控製係統,控製的工藝係統及工藝段包括:1.脫硫脫硝主工藝係統、2.製氨係統、3.風、水、電、氣等輔助係統。計算機控製係統對脫硫脫硝工程主工藝生產過程進行監視、操作和控製並可根據程序設定實現報警、生產管理、報表打印等功能。一級自動化控製係統由SIEMENS S7-400H PLC、遠程I/O、HMI、現xian場chang儀yi表biao及ji工gong業ye通tong訊xun網wang絡luo構gou成cheng的de控kong製zhi係xi統tong,完wan成cheng對dui脫tuo硫liu脫tuo硝xiao主zhu工gong藝yi係xi統tong和he製zhi氨an係xi統tong等deng設she備bei的de控kong製zhi與yu監jian視shi,實shi現xian對dui整zheng個ge生sheng產chan線xian的de分fen散san控kong製zhi,集ji中zhong操cao作zuo和he管guan理li。計ji算suan機ji控kong製zhi係xi統tong主zhu要yao包bao括kuo以yi下xia三san部bu分fen內nei容rong: 由SIMATIC HMI組成的人機界麵操作係統,實現對整個工藝過程的實時監控,集中管理和自動化控製; 由SIMATIC S7-400H組成的高性能冗餘PLC係統以及ET-200M遠程I/O係統,執行自動化控製; 由SIMATIC NET組成的100M的工業以太網係統,實現HMI和PLC之間以及PLC之間數據的相互傳遞
領先的技術
全集成自動化思想
西門子自動化和驅動集團的目標就是拓展其全球市場的領先地位,以及在自動化、驅動器、kaiguanguiyijianzhuangjishufangmianlirunfenghoudeyewu。weiledadaozhegemubiao,jituanzhengzaijiaqiangqizaiguochengzidonghuayijijiyuquanjichengzidonghuapingtaishangdefuzaxitongkongzhiruanjianfangmiandexingdong。TIA是(shi)一(yi)個(ge)基(ji)礎(chu)性(xing)的(de)結(jie)構(gou),可(ke)以(yi)讓(rang)用(yong)戶(hu)在(zai)過(guo)程(cheng)自(zi)動(dong)化(hua)和(he)分(fen)布(bu)自(zi)動(dong)化(hua)中(zhong),將(jiang)其(qi)貫(guan)串(chuan)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)專(zhuan)門(men)技(ji)術(shu)與(yu)西(xi)門(men)子(zi)提(ti)供(gong)的(de)產(chan)品(pin)結(jie)合(he)起(qi)來(lai),其(qi)中(zhong)包(bao)括(kuo)通(tong)過(guo)其(qi)CPM/MES產品的業務層集成、與諸如SAP之類的企業係統以及進出物流的集成等。TIA在所有自動化領域提供通用組態和編碼工具,通用用戶界麵和通用數據管理。TIA還提供通用的、基於以太網和PROFIBUS網絡的通訊和網絡結構。
SIMATIC PCS 7係統
作為西門子PAS產品,SIMATIC PCS 7係統是服務與整個西門子過程自動化工業策略的一個支點。SIMATICPCS 7係統目前在歐洲、北美、亞洲和拉丁美洲擁有數千用戶。SIMATIC PCS 7係統包含有基於通用S7平台的硬件設備,滿足了TIA跨應用領域的通用硬件基礎設施的理念。這些硬件設備可以被當作公司PLC和安全控製係統產品的控製平台。SIMATIC PCS 7係統利用了通用的ET200係列I/O,通用的PROFIBUS以及以太網通訊,通用的配置、工程設計和操作員界麵以及一個獨立統一的自動化數據庫。
統一的 SIMATIC PCS 7 過程控製係統具有獨特的可擴展架構和出色的係統性能,是低成本實施和經濟運行過程控製工廠的有力基礎。SIMATIC PCS 7 不僅僅隻是一款典型的過程控製係統,它還可以通過無縫集成其它功能來進行擴展,這些功能包括批生產過程自動化、物料傳輸控製、先進過程控製、資產管理、遠程控製和安全應用、過程數據分析/ 管理以及 MES 任務。
SIMATIC PCS7 V7.1是SIMATIC PCS7的最新版本,它具有許多新功能,比如新增的過程庫控製功能塊。這些新功能幾乎覆蓋了所有操作,在縮減工程、安裝和調試周期的同時還降低了運行和維護成本,同時,新版本的改進使得SIMATIC PCS7 在功能性、易用性和用戶界麵上都有了進一步增強。
運行實施
本項目於2009年7月進行了整體係統設計,在現場各項條件具備後,2009年12月起經過SFAE和用戶的密切配合與高效工作,僅用一個月的時間就順利完成了控製係統的全部調試工作,進入試運行階段。截止2010年6月,係統全部通過驗收,無論是西門子產品性能還是SFAE的工程能力均得到了各方一致好評。談及對本工程的評價,電氣部趙部長言簡意賅地表示:“非常完美!”正是西門子控製係統的可靠穩定運行有力保障了4號燒結機達到“設備零故障”的管理機製。
經驗總結及展望
太鋼4haoshaojiejijipeitaotuoliudekongzhixitongxiangmuduiyutaigangyuximenzishuangfangeryandoujuyoufeitongxunchangdeyiyi。zuoweishijiezhizuideyejinshaojiegongcheng,xiangmudechenggongshishibiaozhizheximenziquanjichengzidonghualinianzaiyicidedaolezuiwanmeidequanshi,yinzhengleximenzidechanpinkeyiwanquanmanzuyejinyonghudeshijiyingyongxuyao。tongshi,youyuSFAE長期以來堅持將知識管理、質量管理和項目管理這三大管理體係貫穿於自身工作流程,使得SFAE可以確保給用戶提供優質高效的工程項目並實現服務質量達到最優化。 據相關統計,目前我國有燒結機近500台,其中在建和投產的180~660
m2的大中型燒結機有125台,燒結機麵積已達近40000平方米。未來,我國的燒結機將繼續推進全流程工藝技術裝備的升級換代,實現主體裝備的大型化、集約化、現代化、高效化,完善相應的節能減排設備建設,在提升產品質量的同時也將進一步降低能源消耗、減少汙染物排放。西門子將為更多的用戶提供解決方案與服務,為建設現代化工廠,實現企業與社會的協調、可持續發展,營造綠色環境保駕護航!


