[摘 要]介紹西門子PCS7／V6.0冗余系統在安陽鋼鐵股份有限公司第二軋鋼廠雙蓄熱換向加熱爐應用中的系統構成和完成的主要功能。經過1年多的運行，系統一直可靠工作。
[關鍵詞]PCS7；加熱爐；冗余；語音報警；雙蓄熱
0 引言
河南安陽鋼鐵股份有限公司第二軋鋼廠新建一套3#蓄熱推鋼式加熱爐，爐子有效長度30m，內寬5.8m，用于鋼坯軋制前加熱。鋼坯最高溫度為1200℃，加熱能力100t／h（最大120t／h）。主燃料采用高焦混合煤氣，發熱值為1800×4.186kJ／m3。北京中冶科技發展公司和安陽鋼鐵股份有限公司第二軋鋼廠合作，采用西門子公司新推出的PCS7 V6.0系統方便容易地實現了該加熱爐的自動儀控功能。
1 系統構成
雙蓄熱燃燒新工藝節能效果顯著，加熱溫度高，升溫快，污染小，但是爐內壓力波動大，所以對控制要求較高。廠方要求在保證控制系統可靠性高的基礎上取消所有盤裝儀表，并提出報警需有指示燈及中文屏幕，同時伴有語音報警，以滿足夜班工作的需要。通過性價比選擇，最后確定使用西門子冗余PCS7 V6.0系統。
本系統包括一個冗余的AS414H控制站，冗余電源，冗余100Mb／s工業以太網，兩個互為冗余的操作員站，一個工程師站。冗余配置滿足了系統的高可靠性要求。PCS7 V6.0的數據歸檔可以設定按時間段分別存儲成不同的文件，方便備份到另一臺離線計算機做離線分析，歷史數據歸檔不受時間限制。系統配置見圖1。
系統各部件組成如下。
（1）控制站。一個冗余AS414H主站，下連7個冗余接口的DP站。共有208點DI；144點DO；AI的分布是熱電阻104路，熱電偶24路，4～20mA信號56路；AO為28路。所有模塊支持熱插拔。通過兩個互為冗余的CP443—1上掛由兩個100Mb／s的ESM交換機組成的快速工業以太網。

（2）操作員站。OS1和OS2兩個操作員站分別連ESM1和ESM2，實現冗余。每個站配有CP1613以太網卡，并利用冗余連接AS414H控制站的兩個CP443控制站以太網卡，實現實時控制。還配備D-LINK以太網卡連到由D-LINK HUB組成的另一以太網，實現組態和拷貝歸檔數據。
（3）工程師站。配有CP1613以太網卡連到ESM1交換機掛接控制以太網，對AS控制站組態和調試，實時控制時也可當作操作員站。配備DLINK以太網卡連到由D—LINK HUB組成的另一以太網，實現對OS1和OS2兩個操作員站的組態和數據拷貝。
（4）100Mb／s工業以太網。由兩個互為冗余的ESM組成冗余控制網。
（5）100Mb／s組態網。工程師站通過它對OS1和OS2兩個操作員站組態，實時控制工程師站，通過它對OS1和OS2兩個操作員站拷貝歸檔數據。
2 控制功能的實現
2．1 主要控制功能
（1）溫度顯示和報警。共有100個測溫點，超限報警。PCS7 V6.0有帶預設畫面樣板的模擬量監測塊，組態時只要簡單輸入信號地址、量程范圍、報警上下限，并在畫面中選定位置，就可以在運行中得到帶正常、高報、高高報警等不同顏色變化的模擬量顯示。
（2）爐溫及空氣、煤氣流量的測量和控制。爐溫和空燃比分加熱一段、加熱二段、上均熱段和下均熱段四段遠程操作和自動控制。四段空氣、煤氣流量有手動、自動調節，可以實現與溫度的PID雙交叉串級控制，控制精度≤5℃。特別是手動／自動、內部／串級的無擾動切換，斷偶處理、數字濾波功能都可以用PCS7的庫程序（CFC塊）在CFC圖形環境連線編程中方便地實現。
（3）爐膛壓力的測量和控制。通過對空氣排氣管出口擋風閥開度的調節控制爐壓。
（4）煤氣壓力的測量和調節。
（5）空氣壓力的測量和調節。
（6）煤氣總管流量的測量和調節。
（7）O2、CO含量的測量。空氣排氣管道要求O2、CO含量檢測，并在操作站顯示。
（8）壓縮空氣壓力檢測。
（9）出爐鋼坯溫度檢測。對出爐鋼坯進行溫度紅外檢測、顯示。
（10）汽化冷卻系統檢測、控制。包括1）汽包壓力：取壓點在汽包頂部，左右分布。2）汽包液位：雙色水位計就地顯示2點，遠傳至儀表室2點點，左右分布。液位中心偏差為上下100mm，水位能夠通過自動停水和補水進行自動控制。3）蒸汽流量檢測并能夠調節。4）給水壓力、流量檢測。5）汽包放散能夠在操作員站上控制。
（11）換向控制。包括1）實現各段內分組定時換向。2）實現定溫換向。3）實現超溫報警并強制換向。4）換向參數可調。
（12）報警及控制。包括1）對重要的報警除了已做的文字、畫面、燈光提示外，還做了語音報警。在這個工程中對汽包東水位上、下超限，西水位上、下超限，煤氣總管壓力低，空氣總管壓力低，壓縮空氣壓力低和煤氣快切閥關閥8個對生產安全極為重要的報警作了語音報警。完成語音報警硬件需要操作員站配有聲卡和音箱。軟件上要先在PCS7自動生成的眾多報警中找到每一條想要做語音報警的報警，把它設成觸發一個動作，并記下它的報警號。然后在標準函數中寫一段程序，這個程序對所有產生動作的報警檢查它的報警狀態，是coming的就播放對應的預先錄好的一段語音文件，并且把coming狀態記到一個內部變量，這個內部變量要在全局腳本里被一個10s周期的全局腳本程序掃描。這樣當某個語音報警發生后會不斷發出報警聲音，例如“汽包東水位上超限”，直到被操作員確認或故障消失才停止。2）煤氣低壓報警并切斷。煤氣總管安裝快切閥，要求煤氣低壓時快切閥自動切斷煤氣。3）空氣低壓報警并自動切斷煤氣。4）所有燒嘴溫度高溫報警并自動調節。5）汽包水位超限報警并自動調節。6）汽包壓力報警并調節。7）風機軸瓦溫度報警。
2．2 數據報表
數據報表包括（1）實時數據報表，歷史數據記錄和歷史曲線記錄。（2）主要參數數據保存3年。（3）能夠對主要參數（各段參控溫度）的歷史數據和歷史曲線進行離線分析。
3 結束語
本系統已于2003年8月16日投入試生產，2003年9月24日驗收，運行至今良好。PCS7V 6.0系統可靠，功能強大。系統成本比其它同類產品低，易于中標。易用性使得它的工程成本較低，受到了最終用戶的歡迎。