厦门西门子PLC模块电源供应商

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1  引言
    20世纪60年代，特别是80年代以来，随着电力电子技术、现代控制理论、计算机技术和微电子技术的发展，逐步形成了集多种于一身的现代电气传动技术。、高性的变频调速系统，凸显了交流异步电动机结构简单、价格、工作和维护方便等优点，为冶金处理线的张力控制技术的发展提供了强有力的保。

2  带钢张力的作用
    采用张力控制防止带钢堆拉现象发生，同时，张力在生产过程中也发挥着十分重要的作用，主要表现在以下几个方面[1]：
2.1 防止带钢跑偏
    在实际生产过程中，由于各种因素的影响，带钢在运行过程中发生跑偏，而且会随着运行而越来越严重。为了防止跑偏，可以采用纠偏辊或辊，但这两种方法都有一定的时滞，有一定的局限性。而适当调节张力值，维持张力稳定，带钢可以在一定的张力作用下平稳的运行，张力反映，无时滞，所以是防止带钢跑偏的有效方法。
2.2 有利于控制带钢的板形
    板形是衡量带钢质量的重要指标，板形良好指的就是带钢的平制度好，如边部起浪，中部浪皱等，这主要是由于变形不均匀，使带钢中的残余应力出了稳定所允许的拉应力。当采用微张力控制时，使带钢沿宽度方向上的拉力不过所允许的拉应力，由此来保持带钢板形的平直。
2.3 有利于控制加热面积的控制
    炉区的入口段是预热炉，里面没有炉棍，是一段悬空的带钢。两边喷嘴加热带钢。利用张力可以调节带钢的悬垂度，保证在预热炉内的带钢充分加热。此外，张力在煅烧过程中可以适当调节张力辊电机的负荷。可见张力控制对于正常生产是非常重要的的保证。而通过张力产生的原理分析，我们可以找出控制或影响张力的有关原因。

3  带钢张力控制方案
    以冶金处理线的控制为例，介绍具体控制方案。
    图1表示了一条简单处理线的主要传动设备，由开卷机、卷取机、活套和若干张力辊组成。开卷机，卷取机，活套分别建立各段张力，张力辊根据工艺需要分断上下游张力。处理段br2参与tm1(张力计)的直接张力控制，其他张力辊作为各速度区域(活套将全线分成入口、中部、尾部三段)的速度基准[2]。图上红色表示主速度辊。针对不同的控制对象，我们采取不同的传动方案。

图1  带钢处理线

3.1 主速度辊控制
    主速度辊控制如图2所示。转速设定与编码器负反馈比较后，经过速度环pi调节，作为转矩给定输入电机模型，电机模型再通过矢量控制法对马达进行控制。其中a为附加转矩，b为转矩限幅。以br1为例，它需要分断开卷张力和活套张力，而且是入口段的速度基准。因为主要任务是保入口速度按设定运行，它应采取纯速度控制方案。见图1：其中a处附加转矩可以作为预设值放在速度调节器的后面，使得马达启动时按我们计算的转矩运行，速度调节器再此基础上微调，保速度的性。在实际应用中，我们可以将加速度、摩擦力等损失以及上下游张力差经过计算后作为预设值。这样可以大幅度提高生产线启动过程的稳定性。

图2  主速度辊控制

3.2 直接张力控制
    根据带钢上下游速度差产生张力，直接张力控制系统如3所示。在基本的速度调节方案的基础上，将张力设定值与实际张力比较，经过pi调节产生速度差，附加到速度调节器上。这样，我们就通过控制张力辊与生产线的速度差达到控制张力的效果。就拿br2为例，如果tm1检测到的张力小于设定张力，br2减速，反方向扯紧带钢，以增加张力。这样，br2与tm1就形成了闭环张力控制。a处附加转矩的作用上文已经提到，在此做类似处理即可。

图3  直接张力控制系统

3.3 间接张力控制
    间接张力控制如图4所示。开卷机、卷取机、活套需要建立张力，而此区域并无张力计。我们只能采用开环张力控制，即间接张力控制。与方案2类似，将张力设定值换算成转矩，与实际转矩比较，经过pi调节产生速度差，附加到速度调节器上。不难看出，间接张力控制的实际控制对象是转矩。

图4  间接张力控制

3.4 其它张力控制技术
    除了利用速度差控制转矩，还有别的转矩控制方案吗？
    直接转矩控制。即将速度环旁通，直接把设定转矩加在速度调节器后面，马达模型会直接按给定转矩运行。很多厂家的变频器还设计了速度环自动的功能，也就是在速度反馈过限幅后，速度调节器自动，防止飞车。不过，这种保护能对付飞车，却对付不了打滑。下面介绍转矩限幅的控制方式，如图5所示。

图5  转矩限幅的控制

    我们在速度设定值的基础上附加一个固定的速，让控制对象始终与生产线的速度不符，速度调节器将处于饱和状态，我们通过改变速度调节器输出(即转矩给定)的限幅(b)来控制转矩。如果我们需要正转矩，则让速度环处于正饱和状态，速给正值，反之亦然。由于速度环的p一般在20左右，速给到10%，速度调节器就能瞬间输出200%的转矩了。这样，我们能够得到很快的转矩相应。在打滑的情况下，带钢限制不了控制对象的速度，传动对象的速度将按照给定速度(主速度给定加速)运行，因为速只有10%左右，打滑造成的摩擦不会太明显。至于速度环达不到饱和，转矩乃至张力无法控制，光靠电气的控制，就无能为力了，因为辊子与钢带产生的摩擦力无法满足实际工艺的要求，只能从机械方面想办法了。
    方案3和方案4都能满足间接张力控制的需要，各自有其优劣。
    方案3中，为了实现输出转矩的稳定，速度环和附加的转矩环都要精调，而且即使这两个环调的很好，也无法保马达的转矩和设定一样。
    方案4中，速度环已经饱和，只要有足够的p，就能正常工作了，相比前者，调试省了很多麻烦。但是由于速度调节器在饱和状态，它对外界速度的扰动就没有反应了。如果控制区域的钢带很长(如活套)，钢带的弹性就可能造成速度的振荡，而饱和了的速度调节器对此近乎无视。
3.5 软化张力控制
    以上介绍了生产线上的主要设备的控制方案。一些相对较小的线上设备(如多个炉辊)要想和生产线速度保持同步，需采用软化张力控制。因为哪怕很小的速度差，也会由速度调节器积分产生很大的力矩，这既容易打滑，又容易损坏电气和机械设备。软化张力控制的特点就是让控制对象的机械特性软一点，跟着其他设备一起出点力就好。
如图6所示，软化张力控制其实和方案3差不多，只是外加的转矩环只有p。我们的目的只是让控制对象跟大保持一致，速度差，并不一定要它的按我们设定的转矩跑，大概出那么多力就行。实际应用中，c处可以设0，也可以根据需要给点力，用于损失补偿，或拉紧带钢。

图6  软化张力控制

4  结束语
    在工业生产的很多行业，诸如造纸、印刷印染、包装、电线电缆、纺织、皮革、金属箔加工、纤维、橡胶、冶金等行业都要进行的张力控制，保持张力恒定，以保证产品的质量。以plc结合变频器组成的各种张力控制系统得到广泛应用。本文以粗线条的形式讨论的冶金处理线中应用到的几种典型的传动方案，希望能给读者在实战中慢慢体会各种方案的特点，找到优的控制思路提供帮助。

  引言
    莱钢银山型钢3#120tlf精炼炉(钢包精炼)位于莱钢银山型钢炼钢区域，与3#连铸机相邻，其出钢线与3#炉出钢线重合，是由西安华兴电炉有限公司成套供货，主要控制设备有钢包的行走、电的升降以及合金的加料。其合金加料原设计有10个料仓，对应下面的三个称量料斗，称量斗下有振料器，所需要的合金料在称量完毕后经过下面的皮带进入3#lf精炼炉。
    3#120tlf精炼炉的控制系统选用的是西门子s7-400控制系统，有两套cpu分别带远程站et-200组成，两个cpu在一个10+8型的机架上面，两套系统之间的数据通讯是通过内部mpi进行的，有两台监控站和plc的通讯是通过prifibus-dp进行的。其网络是立网络，和其它系统没有任何连接。如图1所示。

图1  原3#lf网络图

    由于莱钢新建120trh(真空循环脱气)精炼炉的需要，3#lf的合金料仓正好在rh的位置，妨碍了rh的设备安装，所以要进行拆除。但是为3#lf重新新建一套加料系统，现场已经没有进行安装，在进行过多次论证后，决定将其合金料仓与rh共用。rh系统是由西安重型机械研究所成套供货的。rh设计中有20个料仓，分别对应5个称量料斗，经过4#和7号皮带机来对rh和lf进行所需的合金料的称量与投料。正常生产时，当rh加料时，则运4#皮带机为正传运行，即向rh方向运行，当lf要求加料时，4#皮带机变为反传运行，即向3#lf法方向运行，并且自动启动给3#lf加料的7#皮带机，两条皮带机之间相互连锁。其工艺流程图如图2所示。两套精炼炉系统也是相互连锁，不能同时进行称料和下料的操作，所以对两地的操作控制软件的设计要求比较高。

图2  工艺流程图

    rh的一级控制系统为西门子s7-400冗余控制系统，cpu选用的6es7 417-4h， 有两套cpu分别带远程站et-200组成，每套都为冗余系统，和监控站的通讯是通过tcp/ip协议进行的，监控系统采用的是服务器/客户机结构，有两台热备冗余的服务器，有四台客户端，保证了rh系统的性。系统有一台服务器，两台客户端。网络结构图如图3所示。

图3  rh网络图

    基于以上原因和现状，为了确保3#lf和rh两套控制系统既能够立正常运行又要互相连锁，这不仅要求两套系统之间进行数据的通讯，还要确保设备的运行性。于是，如何进行的数据通讯，确保两套系统正常运行并满足生产需要就成了解决问题的关键所在。

2  基于opc通讯的系统设计
2.1方案的选取
    由于3#lf的合金料仓要与rh共用，所以要对现有的控制系统进行重新规划和设计。进行通讯方式的选择是位，只有选择了适用于现场的通讯方式，我们才能进行下一步的工作。通过对现场实际状况的深入研究和分析，我们对比了多种通讯方式，如plc与plc之间的通讯，画面之间的变量读取等等多种方式，终决定采用基于以太网的性较高的opc的通讯方式，来实现3#120吨lf精炼炉与rh的通讯，实现数据的实时传输，保证两套系统的正常运行。
2.2 opc的通讯原理
    (1) 定义：opc (ole for process control)的全称叫做基于过程控制的链接与嵌入。opc为基于微软bbbbbbs平台的工业自动化应用程序和现场过程控制应用建立了异构系统跨界链接的桥梁。opc 以ole/com/dcom机制作为应用程序级的通信标准，采用客户/服务器模式，把开发访问接口的任务放在硬件生产厂家或三方厂家，以opc服务器的形式提供给用户，解决了软、硬件厂商的矛盾，完成了系统的集成，提高了系统的开放性和可互操作性。
    (2) opc技术及接口：opc技术的实现包括两个组成部分，opc服务器部分及opc客户应用部分。
    opc服务器是一个典型的现场数据源程序，它收集现场设备数据信息，通过标准的opc接口传送给opc客户端应用。opc客户应用是一个典型的数据接收程序，如人机界面软件(hmi)、数据与处理软件(scada)等。opc客户应用通过opc标准接口与opc服务器通信，opc服务器的各种信息。 
    (3) opc服务器冗余技术：在工控软件开发中，一项重要的技术就是冗余技术。的软、硬件冗余技术是系统长期稳定工作的。目前流行的工控软件通常具有冗余功能。opc标准的为软件冗余提出了新的思路，我们可以通过opc技术加方便的实现软件冗余。在实践应用中，我们开发了opc冗余服务器，解决了对任何厂商的opc服务器冗余问题。
2.3两个wincc之间通讯的方式和解决办法
    (1) 配置步骤
    ·服务器配置：要通过 dcom-cnfg.exe来配置wincc.server，参数选择"无”或“everyone”、“允许访问”；
    ·确保客户机对服务器的操作权限；
    ·客户机配置；
    ·在客户wincc端加载opc驱动程序，即opc.chn；
    ·在该通道下新建一个连接；
    ·右键点击opc通道，选择系统参数；
    ·在系统参数对话框中可以浏览可以连接的opc服务器；
    ·选择你需要连接的wincc opc服务器，然后浏览该服务器的tag；
    ·添加你需要的tag变量。
    (2) 运行：运行服务器和客户机wincc应用程序，客户机就可成功调用服务器数据。
2.4 opc dcom的权限设置
    (1) 在运行里输入dcomcnfg，进入的画面如图4、5所示。

图4  dcom的权限设置

图5  dcom的权限设置

    接下来就是设置opcsever.wincc组件，之后就可以定义opc相关的设置如图6所示。

图6  opc的设置

3  方案实现
    由于3#lf的合金料仓要与rh共用，所以我们要对现有的控制系统进行重新设计。，我们要进行通讯方式的选择，通过对现场实际状况的研究和深入的分析，我们对比了多种通讯方式，如plc与plc之间的通讯，画面之间的变量读取等等，终决定采用性高的opc的通讯方式，实现3#120吨lf精炼炉与rh的通讯。由于3#lf有两台上位机可以同时进行监控，rh有两台冗余的服务器，这样我们就可以进行一对一的方式，即lf的一台上位机连接到rh的一台服务器，lf的另一台上位机连接到rh的另一台服务器，这样可以大大提高系统运行的性，即便是有一台服务器出现故障也不会影响到3#lf的正常生产。因此，我们要进行以下各种工作的实施。
3.1 网络改造
    由于原来3#lf是立的网络，只有plc和监控站是通过profibus-dp来通讯的，要想实现通讯，将原网络改为以太网，因此需要重新进行设计和规划，包括定制通讯方式的选择和光缆的路径规划和敷设。根据我们转炉现有系统的通讯方式，我们选取了plc和监控站通过iso进行通讯，这样plc可以不用占用ip地址。根据现场条件，我们敷设了从3#lf到rh的光缆，并充分考虑了将来的通讯扩展。改造前的3#lf硬件配置图如图7所示。

图7  改造前硬件配置图

    改造后的3#lf硬件配置图如图8所示。

图8  改造后硬件配置图

3.2 硬件组态
    硬件组态：要将原来的profi bus-dp网络改为以太网，我们要重新进行硬件的配置，安装以太网通讯模块，定义其地址，在西门子simatic中进行硬件的组态，并将通讯网络打通，使得s7程序和plc系统能够正常通讯。
3.3 软件编制
    在软件编制时，我们要考虑到各种情况，比如是否时同时下料，该如何避开这种情况，两套系统之间该如何进行信息的及时交换，及时提醒操作工该如何进行操作等等，需要做周密的分析和讨论。
    (1) 原lf软件的编制：由于原来的通讯方式为profibus-dp方式，在wincc监控画面中的变量连接也是在profibus-dp下的连接，为此，要想能够使得wincc监控画面和plc系统能够正常通讯，要将原来profibus-dp下的变量重新连接到新建的以太网络iso下面，在经过这些软件的重新编制后，使得wincc监控画面和plc系统能够正常通讯。
    (2)与rh共用的合金系统的软件的编制：由于现在的共用合金料仓的设备和原来的3#lf的设备不同，并且连接变量也不相同，所以要进行重新编制，一方面是根据现有的实际设备进行画面的重新制作，另一方面是进行变量的连接，这些变量是通过opc通讯方式连接的rh服务器的变量。
    改造前和改造后的3#lf监控画面如图9和图10所示。

图9  改造前加料监控画面

图10  改造后加料监控画面

4  系统调试
    在完成网络改造和硬件组态以及软件以后，我们就进行了系统的冷调试、热调试以及连锁调试。
4.1 单机冷调试
    分别在rh画面和3#lf画面上进行每个按钮的点击，在两个系统上进行每一个点的检查，看能否接收到信号，接收到的信号是否正确。当所有信号正确无误后，就进入热调试。所有需要的通讯点大约有200个。
4.2 单机热调试
    在两套系统上进行单体设备的调试，在rh上点击4#皮带机正转、反转，看实际设备运行状况是否正确，再点击7#皮带机的正转、反转，看实际设备运行状况是否正确，再一一进行振料料斗等设备的单体试车，在rh系统运行正常后，再在3#lf操作画面上进行一一调试，当所有设备单体式车完毕正常之后，即可以进入连锁调试阶段了。
4.3 连锁调试
    如果上来就进行连锁热调试的风险比较大，为了大限度降，我们进行模拟的连锁调试。在模拟没有问题之后我们将所有系统和设备上电进行连锁热调试。同上面冷调试和热调试的方法，分别从rh和lf来进行连锁调试。在rh画面上点击‘向rh加料’看设备的运行状况，设备运行正常后，再在3#lf画面上点击‘加料’按钮，在得到rh的允许后，看现场设备能否正常运行。在两套系统都正常运行之后，连锁调试才完成。
4.4 调试关键
    (1) rh在运行加料时，3#lf加料画面无法正常显示，是‘虚’画面，只有当rh加料完毕之后，才变成能够操作的画面。
    (2) 只有得到了rh的允许信号以后，3#lf系统才能够加料，因为rh生产的钢种是品种钢，要以rh为主，所以为了不影响rh的正常生产节奏，还是将rh的级设置的比3#lf的高。
    (3) 3#lf加料完毕之后，要进行加料完毕的确认，否则在系统等待60秒后如果没有设备运行，则自动转到rh的操作中来。
还有其他很多保证设备以及系统正常运行以及设备保护的连锁条件，这里就不再一一赘述。

5  结束语
    本系统自2007年2月份投入生产以来，一直稳定运行，因为通讯的故障而影响到生产，也因为两套系统之间的设备冲突而影响生产，其效果是良好的，大大提高了自控系统运行效率，并且在查找、排除故障时使得时间缩短，不仅节约了大量的资金，降低维修人员的劳动强度，也大限度的保证了生产的正常运行，有显著的经济效益和社会效益，得到了用户的。

1  引言
    冶金关键过程控制系统中要求控制装置有高的性。在高炉炼铁生产中，如果控制系统出现故障，由此引起的停产和设备的损坏将造成大的经济损失，只要系统中一个地方出问题，就会造成整个系统停产。仅仅通过提高控制系统的硬件及软件的性来满足高炉炼铁对性的要求是不可能的。因为可编程序控制器本身的性的提高有一定的限度，并且性的提高会使成本急剧增加。因此，对一些关键的、危险的或停止(故障)后对人员或设备损伤有重大隐患的控制部分经常使用冗余控制器或冗余系统就能够有效地解决上述问题。

2  数据冗余技术
    “冗余”就是将相同功能的设备设计为2个或2个以上，如果一个设备有问题，另外一个设备就会自动承担起有问题设备的任务，使生产能够继续进行。具体说来就是备份出另一套服务。一般情况下是某一套系统运行，而二个系统处于待命状态，可以通过人工方式监视套系统，当发现有故障时，便二套系统。也可以用控制器对2个模块同时进行扫描，当其中一块停止回应时，系统从另一个模块中数据。由此可见，冗余的目的保证了系统工作的连续性(基本不会出现系统不工作的情况)、稳定性。
    plc 冗余可以分为软件冗余和硬件冗余两种。硬件冗余实现方式下对硬件型号有所要求，连接方式也不同，但对软件并无特殊要求。软件冗余投资不会太大，通过软件设计实现数据的读取、备用，监测到异常时自动切换。有些场合，也有按照冷冗余、暖冗余和热冗余来区分。

3  高炉自动化数据冗余
3.1 炉料罐压力冗余检测
    炉料罐压力检测在日常生产中占有很重要的地位，若出现故障将直接影响到布料的顺利进行。莱钢1000立方米高炉整体由受料斗、料罐和高炉炉体三部分构成。焦炭、烧结矿等各种入炉原料由料车运到炉，倒入受料斗中。等到料罐内放散完毕后，即料罐压力为零时，打开上密阀和柱塞阀向料罐装料。装料完成后料罐将进行均压，此时料罐压力等于或者大于炉内压力，一旦高炉准备接受下一批炉料就进行布料，则打开下密阀并将料流调节阀开至设定开度，料罐中的炉料通过料流调节阀流到旋转的布料溜槽上。料罐清空后，关闭料流调节阀和下密封阀，打开放散阀进行放散，准备下一次装料。
    从上述过程中可看到料罐压力在生产中的重要性，如果无法正确到检测料罐压力，会导致受料斗中的入炉原料无法进入料罐中，同时料罐中已有的炉料不能顺利向炉内布放。
并且当初高炉设计时，将“料罐压力”和“炉内压力”两个检测点的信号先引入本体控制室中，然后通过光纤通讯，传到槽下控制室，该控制室的plc接受并且处理后，再对炉设备进行控制。所以通讯是否畅通也是一个不得不警惕的隐患。
    通过研究分析，采用数据冗余中硬件冗余的方式，可在原有设备基础上增加一套压力变送器，其信号不通过三方传递，直接引致槽下控制室中进行处理。平时两套设备都在运行，由本体控制室通讯来的信号和直接从高炉传来的备用信号送给槽下控制室的plc处理，遵循一用一备的原则选择使用。这样就减少了对一套设备的依赖，增加了设备性和操作灵活性。图1为改造后的、处理过程。

图1  高炉冗余处理

    备用压力变送器要与原有的设备具有型号和相同的规格，这样采集的数据才有可比性，不会有较大的误差；两路信号的使用原则为“一用一备”，即在生产中只使用一路信号，参与生产控制，另一路信号处于备用状态。互为切换使用，当某一路信号出现异常时，另一路可投入使用；监控画面要将两路信号的状态实时体现出来，通过显示的数值和数值的变化来判定两套变送器的运行状况。从而为选用哪一路信号参与控制做参考。监控画面设计如图2所示。

图2  监控画面

    炉内压力用棒图的形式表示炉内压力检测点的变化情况。料罐压力。用棒图的形式表示两路料罐压力检测点的变化情况。切换设定用于手动切换使用料罐压力检测点信号。异常设定做了一个报警系统，当两路料罐压力之间的差值大于设定值后即认定为异常，发出报警，由操作人员做出判断。
    通过改造，两套压力变送器运行状况良好，平时两套设备同时工作着，互为备用，都能很好得参与到生产控制中去，降低了因设备故障而影响生产的几率，画面上的棒图表示可以很好的反映出两路信号的变化情况，操作简单，而且在不影响生产的基础上可以很方便的对设备进行维护保养，提高了设备寿命和系统整体的性，使维护加方便。
3.2 数据库冗余的应用
    冗余可以分为软件冗余和硬件冗余两种，软件冗余的特点是投资少，，在莱钢1000立方米高炉的软件冗余应用中，有代表性的就是历史记录数据库的冗余设计。
在自动化控制系统的监控画面中，历史趋势占有很重要的地位，通过历史趋势，操作人员可以很方便的判断当段时间的生产状况，为下一步的生产起到指导作用。或者在生产中出现事故后，操作人员往往去查看历史趋势，从而判断事故原因。历史趋势的数据需要记录在数据库中，因此，为了确保历史数据的完整性和性，需要对数据库进行冗余设计。
    如图3的系统结构所示，该控制室有三台上位机，都通过交换机和plc进行数据交换，②号、③号机都安装数据库，用于保存历史数据，通过交换机可以互访对方的数据库。若其中一台出现故障，另一台可以继续记录历史数据，不影响历史数据的查询和。

图3  系统结构

    通过上述改造，监控系统的灵活性大大提高，操作性能进一步得到了改善，利用现有的资源，做出了合理的资源优化。将软件冗余的技术特点，应用到生产建设中。
3.3 探尺的冗余检测改造
    莱钢1000立方米高炉现采用一部机械探尺，一部雷达探尺的双探尺模式对炉内料面进行检测。之所以采用这种方式，是根据实际生产特点做出的改进。不同与以往简单的数据采集设备冗余，应看作是对同一检测对象的设备类型冗余。
    高炉竣工之初，安装使用的是两部机械探尺，投入生产后，发现传统的机械探尺虽然测量数据，但体积大，而且经常发生故障。过去高炉塌料后，机械探尺根本探不到料面，不能反映料面深度。雷达探尺是一个连续的测量过程，是通过雷达的原理来探测料面的深度，探测深度不受限制，采用非接触的测量方式，24小时不间断工作，通过电子部件算出探头到介质表面的距离，能够准确及时地反映高炉料面情况，设备体积小，易操作，测量精度高。适应高温、粉尘、潮湿的工作环境，可连续、稳定检测高炉料位，无机械磨损故障，通过与机械探尺配合使用，可以好地掌握高炉料面情况。
    经过改造，拆除了一部机械探尺，在原开口处安装一部雷达探尺，与原先的机械式探尺同时使用，同时在值班室位机上做出料位实时曲线图和历史曲线图，可以随时供查看，便于高炉工长对整个高炉进行掌控，及时判断出高炉崩料、坐料等异常情况，很好跟踪机械探尺，机械探尺探测深度只有四米、加料时探不出、监测有间隙等不足，为高炉提供准确的料位数据，有利于高炉提高操作控制的准确性，为高炉稳定、顺行提供技术保。
3.4 控制回路与限位信号冗余的应用
    对一些采用液压回路控制的设备，出于技术方面的考虑，各增加一套控制回路，作为备用。如：上密阀、柱塞阀、下密阀、放散阀和均压阀。这些在日常生产中具有很重要作用的阀都有一个共同特点，就是都采用了液压控制。液压装置易发生油路阻塞或因为天气寒冷导致控制失灵等故障，而且故障不能修复，因此增加一套立的控制回路就十分的必要，同时在这些被控制的设备上增加备用的限位信号，对判断是设备故障还是控制回路故障具有重要的指导作用。监控画面的设计要做到能对现场设备做出正确判断，还要很方便地对冗余设备进行切换使用，以柱塞阀的控制画面如图4所示。

图4  柱塞阀控制

4  高炉自动化数据冗余关键
    要做到数据信号的立性。虽然在plc每个模板上都留有少量的备用点，但在冗余设计中应遵循的一个原则，即冗余的信号要与原先的信号接在不同的模板上，否则因为模板的故障而导致两路信号全部失灵，失去了冗余设计的本意。
    对于输入量冗余的处理，特别是检测信号的冗余，我们虽然接受两组信号，但并不一定把两组数据都进行处理，即：同时接受，但只处理一组。因为这样可以减少系统的运算时间，在程序控制过程中只取一组信号，另一组处于备用状态，不会造成程序混乱。
    当出现故障时，两套设备是自动进行切换，还是操作人员手动进行切换是冗余设计的两种思路，自动切换的优点就是当出现故障时程序能时间内发现故障，并自动做出相应的处理，缺点就可能因为信号的干扰而做出错误的判断，而且操作人员不易觉察。通过权衡利弊后，莱钢1000立方米高炉采用的方式为手动切换，由于采用了异常报警，当出现异常时，操作人员同样可以及时发现，通过他对当时情况的分析，做出相应的操作，这样的好处就是操作人员可以察觉到异常，并且易于查找事故原因。
    冗余设计是需要从全局考虑，当发生事故时，造成的损失是很容易计算出来的，但增加了防范措施后，因成功防范事故得到的收益和创造的效益却是无形的，得不到的。因此对该有冗余的设备不重视，舍不得投入，往往就会因小失大；但发生事故几率很小的地方却增加冗余，任凭设备损耗，无形中增加了不必要的投入，提高了生产成本。

5  结束语
    通过数据采集冗余设计，莱钢1000立方米高炉大大地提高了系统的性和工作的连续性，实际应用的效果也非常理想，加快了高炉的生产节奏，提高了产量，对于提高系统自动化控制水平，减轻操作人员负担，降低事故率，提高了设备寿命具有重大意义。