Profibus現場總線在轉爐控制系統中的應用

1.生產流程分布

（1）主原料系統
鐵水倒罐站；廢鋼供應。

（2）副原料系統
熔劑上料（1#皮帶機～5#皮帶機）；熔劑加料（4#轉爐本體）。

（3）鐵合金系統
轉爐鐵合金供應、加料。

（4）4#轉爐及輔助設施
轉爐本體；底吹系統；頂吹氧氣和濺渣護爐；轉爐和氧槍冷卻水；活動煙罩與爐口煙道之間的水封；活動煙罩、氧槍口、加料口的冷卻水；氮封系統；爐下車輛。

（5）4#吹氬站
合金加料；頂吹氧氣、氬氣；底吹氬氣。

2.頂吹信號顯示與自動調控

a.信號顯示與調控
氧氣總管調壓閥閥前（氣源）壓力指示、記錄；氧氣緊急切斷閥開/關狀態指示與聯鎖；氧氣總管調壓閥閥后壓力指示、記錄、調節；氧氣總管壓力調節閥閥位顯示；氧氣支管流量指示、記錄、調節、補正計算；氧氣支管流量調節閥閥位顯示；氧氣支管切斷閥閥后（吹氧管入口）壓力指示、記錄；氧氣支管切斷閥閥位顯示；累計一爐鋼水用氧量：4000Nm3/爐；累計一爐吹氧時間。

b.報警及聯鎖
氧氣氣源壓力低限值報警；氧氣氣源壓力低-低值（LL）報警及聯鎖控制（與氧槍升降裝置聯鎖）；氧氣支管入口壓力低限報警；氧氣支管入口壓力低-低值報警及聯鎖（與氧槍升降裝置聯鎖）；氧氣支管流量低限報警；氧氣支管流量低-低值報警及聯鎖；快速提槍并關閉支管切斷閥。

3.底吹信號顯示與自動調控
底吹信號顯示、自動調控、報警及聯鎖，與頂吹基本相同。

4.過程現場總線配置
儀控系統全部通過Profibus-PA現場總線方式完成檢測與控制。
雖然耦合器可直接掛在DP網上，但要占用一個DP地址，且無法擴充，而每個鏈接器可擴充5個耦合器，并且在非防爆區每個最多可掛接30臺非防爆現場總線儀表，所以在平衡經濟性和系統可擴充性的前提下，采用了一個鏈接器配幾個耦合器的硬件配置模式。整個系統采用了Profibus-PA總線線型拓撲結構，在這種模式下，PA總線上的智能總線儀表的地址編號將不受DP地址編號的限制，可以在相應的耦合器下任意編址，有利于總線設備的擴充和維護。

三系統特點

由于采用了Profibus-PA現場總線技術，所以全部檢測與控制儀表均采用了全數字化通信的智能儀表，從而極大地提高了系統的穩定性和可靠性。

（1）可靠性高

在整個轉爐上下平臺之間，網絡線取代了所有常規控制儀表使用的控制電纜，而且所有測控元件均以并聯方式掛接在一根網絡線上，并以數字通信方式與上位計算機交換檢測與控制數據，同時測控元件內部的故障自診斷功能，可將設備隱患信息在發生故障前預報給上位機，提醒工程人員及時進行排除，確保生產安全順暢。

（2）精確度高

由于采用數字通信方式，所以實際的采樣精確度和控制精確度均非模擬信號可比，技術水平完全進入了另一個全新領域，為生產工程師提供了準確的生產參數，有利于優化產品，控制生產成本和節能、降耗。

（3）系統擴展靈活

PA通信網絡的節點就是測控元件，所以任意節點的增加或刪除都不會影響網絡的整體性能。通過在DP網線上增減若干鏈接器，就可增加或刪除若干組PA網絡，每組PA可擴展30個測控元件，便于系統擴容和工藝流程的優化。PA網絡可分布在工廠的任何位置，這樣，與分散在各地的各種設備連接更為簡單。

（4）降低工程造價和工程量

在轉爐上下平臺之間測點分散且各自相對集中，若采用常規計算機控制方案，不但布線復雜、橋架林立，而且故障排除時間長，不利于自動控制過程的快速恢復。采用Profibus-PA現場總線技術，將極大地節省電纜、橋架的材料費和基建安裝量，同時也取消了控制站上輸入/輸出組件，節省了機柜，減小了控制室的面積。

四結束語

馬鋼第三煉鋼廠4#轉爐控制系統在實現"三電一體化"的基礎上，成功地將Profibus總線技術應用于生產全過程，提高了系統的控制水平和可靠性，同時降低了運行成本。與常規系統相比，僅儀控系統就比原概算節省30%的投資。另外，內嵌的過程設備管理軟件PDM，減少了所需其他軟件的種類，也降低了相關軟件費用。尤為重要的是，由于現場總線儀表具有自診斷功能，因此，可以預先診斷和維護在線設備，提前排除故障、減少停機時間，提高了生產的安全性，同時大大降低了系統運行、維護費用，為整個高效連鑄機的安全順產提供了重要的技術保障。