魏德米勒為冶金行業提供堅固、可靠的工業以太網解決方案——五礦營口中板廠1、2號高爐新建項目中的成功案例

　　目前，我國正處于工業化的中后期，較之以往更加注重推進產業結構調整、實現可持續發展。鋼鐵產業是國民經濟的重要支柱產業，涉及面廣、產業關聯度高、消費拉動大，在經濟建設、社會發展、財政稅收等方面發揮著重要作用，同時，鋼鐵產業也面臨著產能過剩、低端產能較多的問題。為此，2009年國務院辦公廳公布了《鋼鐵產業調整和振興規劃》，旨在確保鋼鐵產業平穩運行，加快結構調整，推動產業升級。鋼鐵行業的不斷發展對與其相對應的自動化與信息化水平提出了更新、更高的要求。

　　項目背景

　　項目名稱：五礦營口中板廠1、2號高爐新建項目

　　魏德米勒產品：IES21系列管理型以太網交換機的三款型號IES21-SW6/2SC，IES21-SW6/3SC以及IES21-SW8

　　五礦營口中板廠1、2號高爐新建項目概要

　　五礦營口中板有限責任公司是一家有30余年中厚板生產歷史的地方骨干鋼鐵企業。中厚板年生產能力150萬噸，是集燒結、球團、煉鐵、鑄鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼、制氧、發電于一體的鋼鐵聯合生產企業。

　　本工程的全稱是“五礦營口中板廠技術改造工程2×2300m3高爐”，由天津二十冶建設有限公司負責施工。本工程包含2座高爐，1號高爐開建于10年6月，預計今年12月投產;2號高爐開建于11年3月，預計12年2月投產。另外，3號、4號高爐正在籌建中。在建的兩座新高爐年產能400萬噸，加上現有的4座小高爐240萬噸的年產能，12年年初營口中板廠的煉鐵年產能將達到640萬噸。

　　五礦營口中板廠高爐工藝流程和高爐自動化系統的特點

　　五礦營口中板廠高爐冶煉工藝是把鐵礦石還原成生鐵的連續生產過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使爐喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內形成交替分層結構。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和爐渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。

　　五礦營口中板廠高爐自動化過程主要包含：高爐本體控制、上料和配料控制、熱風爐控制，以及除塵系統控制等。高爐自動化的目的，主要是保證高爐操作的四個主要問題：正確配料并以一定的順序及時裝入爐內;控制爐料均勻下降;調節爐料分布及保持其與熱煤氣流的良好接觸;保持高爐整體有合適的熱狀態。

　　高爐自動化系統主要包括儀表檢測及控制系統、電氣控制系統和過程及管理用計算機。

　　魏德米勒產品解決方案

　　高爐工藝在鋼鐵生產中處于十分重要的位置，它不僅要及時穩定的給煉鋼提供合格的鋼水，還同時為熱軋加熱爐提供煤氣，高爐生產的短時間中斷都會給整個生產流程帶來不可估量的損失。因此，必須把數據通信系統的可靠性放在高爐控制系統設計的突出位置。

　　由于本項目對工業控制網絡的可靠性要求很高，這就需要：

　　1、工業網絡具有很強的冗余功能，能夠在網絡出現斷點時，在極短的時間內(ms級別)啟動備用鏈路，恢復通訊;

　　2、工業網絡具有很高的帶寬，能夠在突發大量數據的情況下保持通訊不擁塞;

　　3、工業網絡具有很強的環境適應能力，能夠長時間運行在強電磁干擾、劇烈震動、粉塵、超高溫環境中。

　　魏德米勒管理型工業以太網交換機IES21系列專為工業惡劣環境所設計，具有可靠的冗余功能，成為工業控制網絡中通信設備的理想選擇。在本項目高爐控制子系統中，PLC設備連在環形以太網上，既相互獨立又數據共享，實現了整個高爐系統的數據采集、邏輯控制及電氣傳動自動化，具體網絡拓撲參考下圖：

　　本項目高爐控制系統在功能上由兩級組成，第一級為基礎自動化級，采用現場總線技術構建;第二級為計算機管理控制級，采用以太網技術構建。一級和二級之間通過魏德米勒工業以太網交換機組成100M工業以太多模光纖環網進行通訊，采用TCP/IP通信協議。該冗余環網作為系統通訊平臺，有效防止了因單根線路故障而產生整條鏈路故障，提高了系統數據通信的可靠性。

　　高爐控制系統主要工藝流程包括：制粉、吹風、卷揚、水處理、槽上、礦槽、布袋、熱風、水渣等子系統，各子系統間亦采用前述100M工業以太冗余環網進行通訊。經實際使用，魏德米勒IES21系列管理型以太網交換機完全能滿足本項目控制系統數據傳輸的要求。

　　魏德米勒工業以太網交換機的特點：

　　1、DIN導軌安裝，無風扇散熱，支持冗余24VDC電源;

　　2、工作溫度-40℃～85℃;儲存溫度-40℃～85℃;相對濕度5%～95%無凝露;

　　3、支持PVLAN技術;支持IGMPSnooping，GMRP，基于MAC地址的靜態組播，最大IGMP數為256;支持802.3x流控制、802.1D/p優先級;支持QoS4級優先級、廣播限制;

　　4、質保期：5年

　　5、支持總線/星形拓樸、環形結構。交換機組環網時，50臺交換機組環網自愈時間不超過20ms;支持超級冗余環技術，支持冗余環間耦合，同時支持RSTP;

　　6、支持串口、Web方式、SNMPv1/v2/v3、HTTP/TFTP對設備的配置及管理;支持LEDs顯示、日志、Syslog、信號觸點、RMON、端口鏡像、拓撲發現IEEE802.1AB(LLDP)功能;支持命令行接口(CLI)、TELNET、BootP、DHCP、DHCPoption82、等多種設備配置方式;

　　7、支持基于MAC端口安全、SNMPV3、802.1x認證、HTTPS,SSH,SSL,端口MAC地址綁定，TACACS+認證，訪問控制列表ACL;

　　8、EMC防電磁干擾特性：4級

　　9、平均無故障工作時間(MTBF)：20年以上。

　　魏德米勒IES21系列管理型工業以太網交換機以其快速無干擾自動切換、多種網絡管理功能以及強大的環境適應能力相結合，能完全滿足五礦營口中板廠高爐控制系統的通訊需要。

　　項目意義

　　五礦營口中板廠高爐控制系統在整個鋼鐵行業中是控制點數較多、較為復雜的，而對工業控制網絡的可靠性、穩定性要求也較高。此項目的成功可視為魏德米勒在冶金行業的樣板工程，對煉鋼、軋鋼等工藝的控制系統具有借鑒意義。