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2．控制系统特点
代表自动化发展新趋势的新一代ControlLogix控制系统，从传统单纯的PLC和DCS控制转为PLC和DCS融合发展的方式，是罗克韦尔自动化顺应这种发展潮流推出的新一代的控制平台，Logix控制器平台是将高速离散控制、过程控制、协调传动控制、运动控制、批次控制和安全控制融于一体的一个控制平台。允许混合使用多个处理器、多种网络和I/O。系统灵活性强、易于集成、模块化设计、开放式结构，特有的升级固件，使得系统在应用中功能强大、，而且极大地节省培训费用和工程实施费用。

ControlLogix在宣钢转炉过程控制中应用的技术，具有下述特点：

1. 控制器：每台Logix5555控制器较大寻址量128000点DI/O，4000点AI/O及回路。ControlLogix平台通过背板提供了高速。各控制器能产生(广播)和使用(接收)系统标签，这种技术使得多个控制器共享输入信息和输出状态，非常实用。可选用户内存(1.5Mb)。


2. 1756系列智能I/O模块：I/O模块种类繁多，可拆卸端子，具有带电拔插、分变则报()、自诊断、时间标记、模块标识、闪存升级、电子保险、单独隔离等功能。模块广播数据的速率可设定。1756-HSC高速计数模块(4通道)每2ms就能更新数据，效。


3. 网络设置：网络分层、分工明确、。控制网ControlNet冗余、开放、高速、实时、对等传送数据信息，ControlNet能够可靠预测数据何时发送，具有高度的确定性。设备网DevicelNet，是一种开放式的底层通用网络，基于标准的CAN技术，具有互操作性。成本及维护费用低。


4. 罗克韦尔软件：是罗克韦尔自动化公司自行开发推出的产品，具有世界工业界良好的水平。RSLogix5000梯形图编程软件包，有灵活易用的编辑功能、通用的操作画面、诊断和纠错工具。RSView32是高度集成、基于组件的人机界面，发挥微软良好技术优势的软件，其开放性与第三方程序有高度兼容性。RSLinx为现场设备连接罗克韦尔自动化产品的通讯软件，界面友好、功能强大，支持不同网络上的设备通讯。

2．3．控制系统主要功能及效果
控制系统完成1#/2#转炉本体、散状加料、汽化冷却、烟气净化及公用部分、煤气鼓风机房、煤气回收输配等工艺的生产参数的在线检测、数据处理运算、显示、存储、管理、控制输出、报表打印、记录操作过程等功能。程序全自动时，设备由计算机控制，操作人员可通过人机对话修改设定值、可直接控制设备运行。

转炉顶吹氧及介质控制、转炉低吹数模控制、转炉散状加料控制、二文喉口开度调节、汽包液位调节等全自动控制等在任何转炉生产车间都是较难控制的工艺对象，而宣钢转炉控制系统，加以*特的程序处理，这些工艺对象控制得非常理想，其中转炉顶/底吹气体压力或流量可以控制在设定值的3%以内，转炉喉口差压可以控制在6Pa以内，这些数据与兄弟单位相比，处于良好地位。

三、应用推广
先进的控制系统是一个现代化工厂的标志，对于企业有着深远的社会效益和经济效益。ControlLogix系统在宣钢转炉及整个炼钢车间的成功使用，不论生产测控，还是厂级生产调度管理，都达到少有的水平。为宣钢节约了能源、降低了成本、减少了操作人员，提高了生产的安全性，提高了产品的合格率、生产率。炼钢车间自2002年5月18日投产后，一个星期即达产。半年的生产时间，使宣钢创下了**的历史产量及经济效益。经与甲方**交流，估计由控制系统良好使用带来的效益每月至少增加200万元(人民币)。

“尽管许多自动化公司都声称能够向客户提供自动化设备及解决方案，但我们认为只有罗克韦尔自动化公司和及其代理商雄越公司做得较好！”宣钢炼钢厂自动化车间樊主任说：“他们有先进的产品技术、雄厚的技术力量、良好的售后服务，我们与他们合作是较佳的选择，在未来的项目中我们将继续采用他们的产品技术。”

宣钢80吨转炉的投产，尤其是控制系统，成为了兄弟单位参观学习的样例工程。山东青岛钢厂(80t转炉)、珠海粤裕丰钢厂(2x65t转炉)、承德钢厂(3x100t转炉)等单位在考查完宣钢80吨转炉项目后，已确定炼钢车间控制系统全部采用ControlLogix，项目正在实施中，在不久的明年我们又可以看到更多的ControlLogix系统在炼钢车间的成功应用。

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也就是说在正转时，要与均布、中脱、高脱同时进行。洗涤时才有正转、反转动作。工作于14HZ数字给定（F0.02）。

二、基本参数设置
洗涤频率：14HZ
均布频率：25HZ
中脱频率：100HZ
高脱频率：200HZ

洗涤频率设置为F0.02的数字设定，均布、中脱、高脱由Xi端子设定。由电脑控制各段速的工作时间，X端子的命令由洗衣机控制器发出。
基本参数设置如下：

三、提高力矩的方法
如上参数设置保证了原机器的所有功能，并在力矩特性上有所提高，主要表现在V/F曲线的设置上。
如图所示：
可见在低频上要保证足够的力矩，才能保证正常的洗涤与均布，但此时电流达到26A，但使用三年来变频器并没有出现任何故障，只是在调试阶段，中脱或高脱曾出现E002，是由于负载惯性较大所致，将减速时间设为210s（并不影响正常使用）问题就解决了。而且洗涤效果大为提高。
四、对提高力矩几个参数的研究与探讨
1．对F0.08必须设为1，即工作于P型，这是与原机不同的点。只有工作于P型，才能兼顾洗涤与高脱均工作于平稳状态。
2．F2.05也曾用自动加减速状态工作，但效果不好，运行若干次后会出现一次报E001或E002，较后确定必须设为0，即直线加减速方式才是较佳选择。
3．关于停机方式，由于机器惯性大，有时表现为势能负载，而且本机未装制动单元与制动电阻，因此，设为自由停车方式较理想。
4．AVR功能，由于洗衣机长时工作于大电流，低电压、低频状态，所以选择AVR功能一直动作（设为1）较为合适，充分运用EV2000的自适应控制的优势性，使直流母线电压的动态调整与这种动态负载（功能与势能的结合，质量变化较大），的配合关系达到**的程度。即不需选更大容量的变频器，又不至于产生故障报警，又使洗涤效率大大提高。
5．关于电机参数
此电机调谐后的参数如上已叙述。着重指出的是FH.04定子电阻，调谐的结果为2。19欧，但使用起来电机发热较快，而且有振动现象，后来采用用万用表实测电阻0.93Ω置入FH.04即了振动与发热，又使得力矩特性大为改善。
五、结语
这次替代改造的成功，是对艾默生变频器应用的经验结果，对电机发热问题的解决方法，是其它几种品牌变频器无可比拟的。（用户认可）对此类负载特性的试验，达到比较成熟的地步。 

三　磨钻机组成
为了减小设备体积，节约设备制造成本，提高生产效率，整台磨钻机设备设计成双边进料交叉加工形式，所以，整套设备有许多相同的部件，由以下各主要部件组成：粘杆夹具（4个）、上料机构（2个）、下料装置（2个）、翻转机构（2个）、磨抛机构（2个）、导轨齿条及支架等。
整个设备长约8米，宽约2米，高度约为2米。外型见所附设备照片。

四　磨钻机传动
磨钻机夹具在水平方向的移动定位要求较准确，故采用导轨导向，齿轮齿条传动，步进马达驱动方式，磨头、抛头以及磨抛转换采用普通三相异步交流电机驱动，上料机构、夹具垂直方向运动、磨抛换面等均采用气缸气动传动。

五 磨钻机加工工艺
磨钻机加工工艺过程比较简单，设备单边加工工艺过程如下：粘沙——上料——烧结——磨切——抛光——（换面——磨切——抛光，共八个循环）——下料。

六 磨钻机机械运动过程
按每个位置加工功能分，磨钻机有四个加工工位，分别是：粘沙位、上料（下料）烧结位、转接位、磨抛位。由于两边的加工过程一样，所以以一边为例说明其机械运动过程。
为了便于方便描述，把加工冠面的夹具称为冠面夹具，加工亭面的夹具称为亭面夹具，相应地，加工冠面的换向气缸称为冠面换向气缸，加工亭面的换向气缸称为亭面换向气缸，加工冠面的磨抛机构称为冠面磨抛机构，加工亭面的磨抛机构称为亭面磨抛机构。具体机械运动过程如下：（参看《磨钻机总图》）
自动开始，系统找原位------在粘沙位冠面夹具和亭面夹具定位——冠面夹具和亭面夹具在气缸带动下同时向下粘沙——粘沙完成后两夹具向上——冠面夹具在步进马达的驱动下向前移动到上料位（而亭面夹具则在另一步进电机的带动下向前移动到转接位，并在翻转气缸的驱动下做180°的翻转，做好转接准备）——上料机构在气缸驱动下向上上料——上料完毕，上料机构向下，同时冠面夹具在步进马达的驱动下移动到磨抛位（冠面夹具开始作周期性往复慢行，直到抛光加工结束为止）——冠面夹具在气缸的驱动下向下磨台面——加工完台面，冠面夹具垂直向上，同时撤消冠面夹具定位，——冠面换向气缸1动作换面，——冠面夹具向下磨**冠面，——磨完冠面1，冠面夹具向上——撤消冠面换面气缸1——冠面换向气缸2动作换面——冠面夹具又向下磨第二冠面（如此这样，一直把第八个冠面磨完）——然后，冠面夹具向上，磨抛机构在电机的驱动下做工180°的旋转，准备进行抛光，（抛光接着从较后一个被磨冠面即第八冠面开始）——冠面夹具向下——抛光第八冠面——第八冠面抛光完毕，冠面夹具向上——同时撤消冠面换向气缸8——冠面换向气缸7动作——然后，冠面夹具向下抛光第七冠面（如此这样，直到把**冠面抛光完成）——冠面夹具向上——冠面夹具定位气缸动作定位——冠面夹具向下抛台面——抛光完台面，冠面夹具向上（磨抛机构准备180°转换）——冠面夹具停止往复慢行，然后找基准——冠面夹具在步进马达的驱动下向后移动到转接位——亭面夹具向上转接玻璃球——点火烧结——亭面夹具向下——亭面夹具作180°翻转——转接完成，（冠面夹具则在步进马达的驱动下向后移动到粘沙位，开始冠面夹具下一周期循环工作）——亭面夹具移到磨抛位——亭面夹具撤消定位（亭面夹具开始周期性往复慢行，直到亭面磨抛加工完成为止）——亭面换面气缸1动作——亭面夹具向下——磨**亭面——亭面夹具向上，撤消亭面换面气缸1——亭面换面气缸2动作——亭面夹具向下——磨第二亭面（如此这样，直到把第八个亭面磨完）——亭面夹具向上（亭面磨抛机构180°转换，准备抛光）——亭面夹具向下——抛光第八亭面（接着从较后被磨的第八亭面开始抛光）——亭面夹具向上，撤消亭面换面气缸8——亭面换面气缸7向下——抛光第七亭面（如此这样，直到把较后一个亭面即**亭面抛光完成）——亭面夹具停止往复慢行，找基准——亭面夹具向上（亭面磨抛机构准备180°转换）——亭面夹具定位——亭面夹具在步进马达的驱动下向后移动到下料位点火——下料——亭面夹具向后移动到粘沙位粘沙——（亭面夹具下一周期循环开始）
至此，一个玻璃饰品的加工已完成。

七 磨钻机控制方式
设备控制有手动、自动、停止三种方式，在自动方式下又分为全自动和单步自动两种，停止也分为自然停止和紧急停止两种，下面加以详细解释：
l 手动
手动方式的设立主要是方便于设备调试、维护，在手动方式下，
可任意起停各相对独立的每一可动部件，如每一气缸运动、马达的起停等。
l 自动
自动分为全自动和单步自动。
全自动是指设备两边自动同时上料交叉加工，完成一周期加工后，自动再上料加工，直到接收到停止或故障命令为止。
单步自动是指设备一边进行全自动上料加工，另一边可不进行加工。
l 停止
由于设备自动工作后，一直处于不断自动上料加工状态，所以，设备停止分为自然停止和紧急停止。
自然停止是指按下停止按钮后，设备并不马上停止，而是进行完当**周期的加工并返回到原位后停止下来。
紧急停止是指为发生意外或故障时设立的停止方式，按下紧急按钮时，机器马上中止当前的工作。

八　控制关键
l 冠面夹具和亭面夹具水平移动定位准确要求为10丝（道），除了步进电机控制精度要求较高外，还要考虑齿轮齿条之间间隙的影响。
l 玻璃球饰品磨切和抛光时，是由升降气缸带动粘杆向下紧压在高速旋转的磨、抛平台上完成的，其磨切尺寸和抛光精度（包括台面磨切抛光）均由三个台阶式的气动限位块进行调节，气动限位块由两限位气缸驱动，气缸电磁阀采用双线圈锁紧式电磁阀，气缸可停在任意行程位锁紧，以实现三台阶定位驱动，这样自动配合磨切和抛光时的不同尺寸。
l 冠面夹具和亭面夹具的找原位和找基准是否准确会影响到其水平方向的定位精度。
l 逻辑关系、整机动作配合相当复杂，程序量较大（目前实际程序长度为3980)。

九　控制系统集成方案选择
控制系统集成基于可行性、可靠性还有性价比等多方面因素来综合确认。下面就单片机控制、工控机（IPC）控制、PLC控制等简单比较说明。
说明：基本控制约I/O=128/75，此外，还有四台步进马达控制。
1 单片机控制
l 可靠性低
单片机本来抗干扰能力较低，从现在所要求的I/O总数来看，不
论是MCS51系列还是MCS96系列单片机，都必须进行大规模的扩展，这样系统电路更加复杂，进一步降低了系统的可靠性。
l 开发成本高
单片机的售价并不贵，以目前市场价，较**气的ATMEL也不
过十几元钱一片而已，但简单从这表面上看这个问题是不妥的，以本人几年来单片机开发经验可知，要购入单片机开发装置（如器、烧录器、电源）和还要开模制版等，这都是一笔不小的费用。加上开发周期长所投入的人力物力，其价钱已远远地超过应用PLC开发的费用。
另外由于设备是**特殊设备，其控制系统**性较强，通用性较差，为其投入过多的开发费用不值得。
l 开发周期更长
单片机的开发周期较长，从电路设计、开模制版、编程、、调
试等经历非常长的周期，工程师往往要花大部分的时间在硬件设计和编程调试处理上，对较为重要的工艺过程往往没有更多的时间考虑。
l 不便于修改和维护
利用单片机开发的设备往往是**的特殊设备，在市场上往往不能
找到可替代的备件，所以不便于维护，这是用户较不愿看到的。
基于以上（不限于）的原因，本人认为此方案不适用
2 工控机（IPC）控制
无疑，从可靠性来说，IPC要比单片机要好得多，但其价格昂贵，
不计其整机价格，单就要满足I/O点数据的板卡量（32通道，约10块）费用就不少，其价格要远远**采用PLC控制的价格。
更为重要的是工控机更新换代较快，不但硬件如此，而且较根本的操作系统也不断地更新换代，换句话说，如果设备控制系统出现故障，更换硬件，可能意味着更新操作系统，进而导致整个系统的应用软件（包括界面）都要重新设计（或开发），这对太多数用户来说是不能接受的。
所以，本人认为此方案也不适用。
3 PLC控制
l 可靠性
自**台PLC诞生就是应用于工业现场控制，不可否认，PLC的
可靠性得到了工控业界的认可。据较近统计显示，目前采用PLC控制的设备份额达90％。
l
就此设备的控制来说，采用PLC来进行的设备开发和控制费用
都要远远低于采用单片机或IPC的费用，其系统可大可小，小的几点，大的数千点，甚至上万点，很好解决工业控制问题，适用于很多场合。
l 开发
采用PLC进行设备控制，工程师无须花太多的精力在硬件的处理上，采用积木式结构很快可以形成系统电路，大部分精力集中在工艺的了解处理和程序的编写上，有利于设备的快速开发，程序的编辑、修改和调试也都可随时进行，缩短了开发时间。
l 性能加强
随着微电子控制技术的发展，PLC的处理能力也越来越强，其通讯能力、运算处理能力、容量（I/O容量和程序容量）等都有长足的发展。
所以，从可靠性和性价比等方面来说，本人认为采用PLC控制是适合的。
4　PLC选型
目前世界上PLC品牌众多，由于各公司的发展战略不同，价格也参差不齐，性能特长也各不相同，但从市场占有情况来说基本上可以划为两大阵营，一是以Rockwell、SIEMENS、施耐德等公司为首的欧美洲流派，一种是以MITSUBISHI、OMRON、富士等公司为首的日本流派，它们各有特点，各有所长，欧洲流派以大型系统而见长，而在中小型系统方面则是日本流派一统，占据了市场大部分份额。
下面以国内市场占有率较高的SIEMENS和MITSUBISHI为例，按所要求的数字量I/O点进行配置（暂不包括步进控制），以目前的市场报价进行统计对比，以便确定哪一种PLC更加适合本系统的应用。
按I=128点，O=75点，另加四台步进电机控制进行配置，考虑到用触摸屏可节约大量的输入点，经初步统计实际I点按约64点配置即可。（其余I点由HMI软元件满足）

下面为SIEMENS的S7200系列PLC的I/

随着中国国力不断的增强，人民生活水平的不断提高，现在在中国许多城市的广场上都能看到音乐喷泉。音乐喷泉，顾名思义，就是指喷泉的水形根据播放音乐的旋律有规律的进行变化，在人的视觉和听觉上形成和谐的统一，使人在精神上有愉悦的感受。音乐喷泉涉及到的专业非常的广泛，包括音乐分析、给排水、电气、通讯、和计算机自动控制。所以说，音乐喷泉这个行业是一个综合性非常强的行业。一个音乐喷泉工程的成功实施需要以上方面的专业人员紧密的配合才能完成。

以往的水景控制方案多是利用下位PLC编程进行控制，往往不能实现实时音乐与水景动作的紧密配合，PLC的编程方式也加大了使用者的日后维护难度。在这样的一个行业背景下，我们亚控科技针对行业提出了组态王+软逻辑的行业解决方案，在天津水上公园的项目中获得了很好的控制效果。得到了施工方的一致认可。

天津水上公园的水景工程总体控制点多达1400多点，如使用传统的PLC编程控制，不但编程量巨大，日后维护更新困难，而且很难做到整体与音乐协调配合。相比PLC的控制方案，组态王+软逻辑的控制方式极好的解决了传统PLC的诸多弊端，组态王友好的人机界面使得系统的操作更加便捷，更性化，音乐的分析更加直观；软逻辑的强大的编程语言及自定义C函数使得水景的逻辑控制的实现更加简洁。PC机强大的运算处理功能使得音乐的分析更加专业。

该系统的特点是：复杂的音乐分析和水型设计由具有人机界面的组态王提供；下发控制指令至软逻辑，软逻辑对下发指令进行分析后，以10MS左右的执行频率通过总线对下位设备进行控制，以达到水景系统中的所要求的高速控制要求。

同传统PLC编程方式的优势比较：

在该系统中继承了传统PLC编程中的一些优势，工程人员通过软逻辑的梯形图编程实现逻辑性、连续性较强的功能，如跑泉灯、火龙的跑动。在此基础上，通过组态王的人机界面设定一些无规律，随意性强，逻辑关系凌乱的水型，以实现水型的艺术化，专业化。人机界面的菜单式的设定方式使得水型设定极为简单，*专业编程知识，较终客户一样可以根据个人喜好和对音乐的理解进行基本水型的设计和组合。对新加入曲库的音乐计算机经过程序分析，自动进行生成分段和控制文件，实现了真正意义上的曲库免维护，无限扩充功能。

总线的驱动方式与传统485驱动方式的比较：

传统的控制系统采用继电器或PLC控制，现场信号的连接采用点对点的放线方式，这样就需要敷设大量的控制电缆。另外传统的485总线速度和可靠性也难以满足高速系统的应用要求。而现场总线系统的使用正好解决了这几个问题。一根通讯总线贯穿现场将分散在现场的模块子站联成一个网络，总线的高速通讯能力使得喷泉的跑动效果成为可能，在本系统中软逻辑与硬件设备的通讯全部通过INTERBUS总线来实现，现场运行效果良好。
一、概述
今天，****的工业自动化动力、控制和信息系统解决方案供应商罗克韦尔自动化的集成架构产品和解决方案已经在冶金、电力、水处理、乳品饮料、、水泥、石化、矿山、汽车制造等各个行业得到成功的应用和广泛的认同，其控制系统、软件、变频器在冶金各工艺生产中的应用举不胜数。宣钢炼钢车间的2座80t炼钢转炉、LF精练炉、2台连铸机及辅助布袋除尘器等工艺设施的测控全部采用了ControlLogix系统，工程于2002年5月18日顺利投产。据我们所知，这是ControlLogix系统在国内炼钢转炉上的**应用。

近年来，随着炼钢转炉自动化程度的提高，随着生产安全性、可靠性要求的提高，随着全厂调度管理网络自动化的提高，先进的、开放的控制系统在生产中得到越来越广泛的应用。

宣钢新建炼钢车间的测控系统在初期的方案设计定论后即开始系统、品牌的招标，在*的四大控制系统厂商：ABB、Siemens、Schneider、罗克韦尔自动化参与激烈竟标的情况下，罗克韦尔自动化的ControlLogix以其先进的配置、良好的性能价格比脱颖而出，博得*评委的一致青睐，较终中标。

二、系统简介
2．1．控制系统配置
转炉控制系统配置：每座转炉本体、散状加料、余热锅炉、烟气净化各用1台PLC及操作站，转炉本体公用部分、鼓风机房、煤气回收输配各用1台PLC及1台操作站。1#、2#转炉各设1台服务器。转炉控制系统配置如<图一>所示。

控制系统联接网络共有四层：1.设备网（DeviceNet/ProfiBUS）；2.控制网（冗余ControlNet）；3.厂级管理网（EtherNet/IP）；4.局域网（EtherNet/IP），该网设置于转炉主控室，以便转炉主控室2座转炉的10台操作站务器的联网使用。

现场设备联接的设备网有DeviceNet、ProfiBus，如氧变频器、煤气鼓风机6KV中压变频器直接通过设备网卡与PLC通讯。

所有1#/2#转炉及公用部分PLC、操作站、服务器之间采用（ControlNet）冗余控制网连为一体，实现PLC、操作站、数据共享、实时交换。

连铸机、精炼炉同转炉一样，采用独立的ControlLogix控制系统。厂级管理网（EtherNet/IP）将转炉、连铸机、LF精炼炉控制系统的服务器与厂级管理机、调度机相连接，实现主要生产、能源数据相互交换，为厂级管理和调度提供产生调度、决策数据。

转炉各操作站、服务器采用DELL中高端配置商用计算机。服务器、操作站系统平台为bbbbbbs2000（服务器/客户版）。操作站上位软件为RSView32，PLC组态软件为RSLogix5000，网络组态软件RSLinx(Control
Net/DeviceNet)等。转炉本体操作画面如<图二>所示。

1#/2#转炉在主控室分别设置一台服务器，服务器用于网络管理、用户登陆控制，生产数据的管理、报表的打印，上位管理网的通讯、专业工程师的软件开发及维护使用等。为实现ERP功能奠定基础。在生产中服务器也可作为操作站使用。