1 引言
文豐鋼鐵2＃高爐(450M3)系統是邯鋼集團自動化部工程技術中心承攬的第一個以技術貿易轉讓形式開發的一個高爐項目。包括高爐本體、原燃料供應、熱風爐等子系統。它屬于單罐上料其自動控制系統為基礎自動化,包括打印報表。其PLC控制系統采用了施耐德公司的TSX Quantum 140系列的CPU434 12作為可編程控制器，上位監控軟件采用Ifix3.0，編程軟件采用CONCEPT2.5。該系統PLC主機4套，通過以太網互相連接進行通信。設HMI監控站9個，操作系統均為Windows2000。

2 硬件網絡構成
高爐工長室上位系統共設了9個HMI監控站，連接高爐本體、除塵、原燃料、熱風爐4套PLC系統。各系統都有操作臺。通過HMI工作站，可以對所有的設備進行在線監控，完成各個工藝設備或者工藝流程的順序控制及PID調節，故障報警處理及顯示。各PLC之間，HMI工作站與各PC之間，PC機與PLC之間均采用工業以太網。以太網網絡結構圖如圖1所示。
圖1各部分功能如下:

圖1 以太網網絡結構圖

(1) OS1-OS2 IFIX3.0客戶端/服務器，進行從原燃料系統PLC的數據采集、報警觸發、歷史數據記錄、監視和控制。同時進行報表打印。
(2) OS3-OS4 IFIX3.0客戶端/服務器，進行熱風爐系統PLC的數據采集、報警觸發、歷史數據記錄、監視和控制。
(3) OS5-OS6 IFIX3.0客戶端/服務器，進行高爐本體PLC的數據采集、報警觸發、歷史數據記錄、監視和控制。
(4) OS7 IFIX3.0客戶端/服務器，進行所有系統的監視，作為工程師站。
(5) OS8-OS9 IFIX3.0客戶端/服務器，進行從煤氣除塵和出鐵場除塵系統PLC的數據采集、報警觸發、歷史數據記錄、監視和控制。

3 Modicon TSX Quantum PLC硬件的應用
3.1 硬件的應用
Modicon TSX Quantum CPU是位于Quantum本地I/O底板上的一個CPU模板，用它對現場的各個設備發出動作指令，這些指令用于實現一些專用功能，諸如邏輯、過程順序控制、時序、耦合、算術運算等，以通過數字量和模擬量輸出對不同類型的設備裝置和過程進行控制。通過遠程I/O模板進行機架擴展以實現來自現場裝置的信號如限位開關、接近開關、溫度傳感器、電磁閥、閥執行器等信號轉換成CPU能夠處理的信號電平和格式。通過以太網模板(NOE)采用TCP/IP協議，介質采用雙絞線電纜進行通信交換數據，使整個高爐的設備運行情況展現在工長的面前。遠距離通訊采用光纖收發器，然后通過SWICTH進行擴展，連接各臺機器和PLC。Quantum系統同時提供了IEC要求的全部5種編程方式:LD、FBD、SFC、IL、ST，將傳統DCS與PLC的優勢完美地結合于一體，同時具備了強大的過程控制功能和離散控制功能。
3.2 所用模板數量及型號
如附表所示。

附表

4 軟件的應用與開發
4.1 軟件的特點
監控系統(HMI)采用Intellution公司的iFIX3.0監控軟件，iFIX是Intellution DynamicsTM工業自動化軟件解決方案家族中的HMI/SCADA解決方案，用于實現過程監控，并在整個企業網絡中傳遞信息。基于組件技術的Intellution Dynamics還包括了高性能的批次控制組件、軟邏輯控制組件及基于Internet的功能組件。所有組件能無縫地集成為一體，實時、綜合地反映復雜的動態生產過程。實現生產過程工藝流程及各參數的采集顯示、報警、回路控制畫面，歷史數據存儲及趨勢圖，報表等監控功能。在上位機可同時運行Server和Client.所有的組態數據和過程數據集中放在數據庫中，所有的客戶端均可以訪問組態數據，它本身有兩重身份，也可以訪問組態數據。iFIX3.0支持其于因特網的遠程在線組態;嵌入式VBA(Visual Basic For Application);操作系統為Windows 2000;編程軟件采用Concept2.5，它支持５種IEC標準語言;系統提供了派生功能塊(DFB)，并可在Concept2.5應用程序中反復調用，如果一些特定的算法或邏輯控制需要改變，只需修改DFB功能塊即可。
4.2 Ifix3.0監控軟件的功能
(1) 采集數據
來自工業現場和其他場合的數據通過PLC可編程控制器采集，通過MBE驅動協議，將下位PLC系統和上位SCADA系統緊密連接在一起。
(2) 顯示和處理數據
采集到的信息流形成統一、高效的實時數據庫。數據可以進行報警、腳本處理、存儲或其他功能處理。處理的任何結果或操作員的任何操作都將和統一在數據庫中數據進行數據交換，來完成顯示和控制功能。
(3) 支持OPC通信
(4) 支持DDE數據交換
4.3 系統功能的實現
文豐鋼鐵2＃高爐上位機監控、操作畫面充分利用IFIX3.0軟件特有的動態圖形編輯功能完成CRT操作、過程值顯示、報警等功能。為便于操作維護，設有報警顯示畫面、實時趨勢畫面、歷史趨勢畫面、流程圖操作畫面以及各種操作面板(如PID回路控制操作面板、電控系統流程操作面板、電氣設備控制面板等)，使操作人員操作更加簡單、快捷、為實現全線自動話提供了有利的條件。
4.4 工長室系統主要畫面
(1) 狀態操作畫面
主要顯示高爐系統的各種實時數據和現場設備狀態，例如槽下的礦、焦稱量值，供礦、返礦皮帶狀態，供焦、返焦皮帶狀態，料倉振動篩狀態;爐頂料罐的狀態、均壓閥和放散閥狀態及布料器狀態等;本體的各種壓力、溫度、流量數據等
(2) 布料矩陣設定畫面
完成高爐上料布料的矩陣設定。包括布料器傾角α的設定，料流閥開度γ的設定，如圖2所示。

圖2 布料設定表
(3) 槽下上料數據設定畫面
完成14個礦斗及2個焦斗稱量定值的設定、運行周期的設定、設定值為每車裝料種重量，操作人員根據16個料倉中的實際礦種輸入每種料設定值。如圖3所示。

圖3 槽下上料設定畫面

(4) 輔助系統畫面
可在工長室監控系統上同時看到熱風爐系統、原燃料系統、除塵系統的主要畫面，便于高爐和輔助系統信息及時交換，有助于高爐的操作。
(5) 報警畫面
顯示處于報警狀態的控制點。例如，狀態報警、設備報警、綜合報警等，以便能指導操作人員順利操作。
(6) 通過DDE方式實現了上料數據在EXCEL表格中的打印功能。
4.5 幾點經驗
(1) 歷史數據的定期清理。一些非重要歷史數據記錄太多會直接影響計算機的運行速度，所以要做定期自動刪除功能。
(2) DDE的應用。高爐上料系統要完成上料數據的打印功能，所以通過DDE驅動實現了IFIX3.0數據庫和 EXCEL表格進行數據交換，實現報表打印功能。

5 結束語
Modicon TSX Quantum PLC 和 Ifix3.0經過文豐鋼鐵2＃高爐一年多的現場應用，使用穩定可靠，效果非常好，為高爐的穩產高產發揮了作用。