摘要：目前世界最先進、面積最大的太原鋼鐵（集團）有限公司4號燒結(jié)機及配套的脫硫系統(tǒng)選用了基于西門子SIMATIC PCS7 V7.1的全集成自動化解決方案。該系統(tǒng)投入運行后,實現(xiàn)了過程參數(shù)的穩(wěn)定化控制，很好地滿足了燒結(jié)生產(chǎn)過程的需要，為提高工藝操作水平創(chuàng)造了條件并為實現(xiàn)太鋼“設(shè)備零故障”的管理機制提供有力保障，具有重大的推廣價值。 關(guān)鍵詞：燒結(jié) PCS7 節(jié)能減排 TIA 設(shè)備零故障 前言：我國改革開放以來，不銹鋼民用和城市建設(shè)的巨大需求一直在推動不銹鋼消費和產(chǎn)能建設(shè)的快速發(fā)展，進入新世紀，我國業(yè)已成為世界級不銹鋼消費大國和生產(chǎn)大國。近年來，工業(yè)領(lǐng)域特別是重化工業(yè)領(lǐng)域的眾多投資建設(shè)對不銹鋼的需求不僅限于數(shù)量層面，更對不銹鋼的質(zhì)量標準提出了新的要求。與此同時，我國"十一五"規(guī)劃綱要提出了"十一五"期間能耗降低20%、主要污染物排放降低14%的目標，我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展受到資源、能源、環(huán)境保護等多方面的制約。為此，眾多大型不銹鋼企業(yè)紛紛深入進行產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級，開展節(jié)能減排活動，并積極倡導(dǎo)和實施現(xiàn)代化、數(shù)字化、清潔化生產(chǎn)，大力推進循環(huán)型綠色鋼鐵企業(yè)建設(shè)。 太原鋼鐵（集團）有限公司（簡稱太鋼）是中國特大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)和全球產(chǎn)能最大、工藝技術(shù)裝備最先進的不銹鋼企業(yè)。2009年，太鋼在危機困境中求發(fā)展，營業(yè)收入達1013億元，實現(xiàn)連續(xù)3年營業(yè)收入突破1000億元大關(guān)；全年生產(chǎn)不銹鋼248萬噸。 太 鋼的主要產(chǎn)品除不銹鋼外還有冷軋硅鋼、碳鋼熱軋卷板、火車輪軸鋼、合金模具鋼、軍工鋼等。不銹鋼、不銹復(fù)合板、高牌號冷軋硅鋼、電磁純鐵、高強度汽車大梁鋼、火車輪軸鋼、花紋板、焊瓶鋼市場占有率國內(nèi)第一。 身為業(yè)內(nèi)的領(lǐng)軍企業(yè)，太鋼志在成為冶金行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟和節(jié)能減排的示范工廠，實現(xiàn)企業(yè)與社會的協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展，而作為鋼鐵生產(chǎn)的能耗和排放大戶，煉鐵系統(tǒng)自然要擔負起鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)環(huán)境友好的重任。
太鋼遠景 現(xiàn)代化燒結(jié)生產(chǎn) 燒結(jié)是把含鐵原料加入熔劑和固體燃料，按要求的比例配合、加水混合制粒后，平鋪在燒結(jié)機臺車上，經(jīng)點火抽風(fēng)燒結(jié)成塊的過程。燒結(jié)機適用于大型黑色冶金燒結(jié)廠的燒結(jié)作業(yè)，它是抽風(fēng)燒結(jié)過程中的主體設(shè)備，可將不同成份，不同粒度的精礦粉，富礦粉燒結(jié)成塊，并部分消除礦石中所含的硫，磷等有害雜質(zhì)。燒結(jié)機按燒結(jié)面積劃分為不同長度不同寬度幾種規(guī)格，用戶根據(jù)其產(chǎn)量或場地情況進行選用。燒結(jié)面積越大，產(chǎn)量就越高。 隨著鋼鐵企業(yè)高爐大型化的發(fā)展，從經(jīng)濟合理的配置角度來看，燒結(jié)設(shè)備的大型化是我國燒結(jié)行業(yè)發(fā)展的主旋律，淘汰小型落后的燒結(jié)方法是改善燒結(jié)礦質(zhì)量的根本途徑。為此，太鋼在2009年決定新建一臺滿足現(xiàn)代生產(chǎn)需求的大型燒結(jié)機，并逐步淘汰掉原有的小型設(shè)備，以期有效提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量，并降低燒結(jié)工序能耗。 4號燒結(jié)機廠房 堅定不移的選擇 新建的太鋼4號燒結(jié)機涉及主廠房、配料車間、脫硫脫硝等多個控制區(qū)域，具有工藝流程長、設(shè)備多且分布廣、控制復(fù)雜的特點。能否保證生產(chǎn)的無差錯連續(xù)平穩(wěn)運行，對整體的控制系統(tǒng)提出了嚴苛的要求。太鋼煉鐵廠電氣部趙部長對此作了詳細分析，他指出，4號燒結(jié)機的控制系統(tǒng)從自身技術(shù)角度必須要滿足以下需求： 分散控制功能：要求系統(tǒng)控制功能分散，管理集中，集數(shù)據(jù)采集、過程控制、信息管理于一體，構(gòu)成一個全集成的、結(jié)構(gòu)完整、功能完善、面向整個生產(chǎn)過程的先進過程控制系統(tǒng)； 可靠穩(wěn)定運行：對于冶金行業(yè)而言，控制系統(tǒng)的可靠性、安全性是一個非常突出的問題，它直接關(guān)系到相關(guān)設(shè)備的運行及用戶的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益； 高速通訊網(wǎng)絡(luò)：由于本系統(tǒng)的自身特點，對網(wǎng)絡(luò)通訊也提出了特定要求，必須采用高速通訊網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的交換與控制。 基于各方面需求的綜合考慮，太鋼一如既往地選擇了西門子提供的全集成過程控制系統(tǒng)SIMATIC PCS7 ，并將系統(tǒng)集成、項目實施及相關(guān)服務(wù)的重任交給了西門子工廠自動化工程有限公司(簡稱SFAE)。 “西門子是我們長期的親密合作伙伴，也是我們的最佳選擇”，趙部長表示，“西門子具備的行業(yè)領(lǐng)先地位、優(yōu)秀的工程技術(shù)和服務(wù)水平以及多年來愉快的合作經(jīng)歷都使我們對西門子堅信不疑。” SFAE公司簡介 西門子工廠自動化工程有限公司（簡稱SFAE）創(chuàng)建于1993年，是西門子在中國自動化領(lǐng)域投資的第一家運營公司。目前，SFAE已成功成為中國專業(yè)的自動化與驅(qū)動服務(wù)提供商、自動化工程解決方案提供商和低壓電柜制造商。 從創(chuàng)建至今，SFAE一直本著以客戶為先、零距離服務(wù)客戶的原則，在全國設(shè)立了23個辦事機構(gòu)，已經(jīng)為數(shù)控機床、起重機械、石油鉆機、鋼鐵冶金、汽車制造、生產(chǎn)機械、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、測試臺系統(tǒng)等領(lǐng)域的4000多家企業(yè)提供了專業(yè)的產(chǎn)品和服務(wù)。 在鋼鐵冶金領(lǐng)域，SFAE將西門子的產(chǎn)品、行業(yè)經(jīng)驗與客戶的生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合，在焦化、燒結(jié)、高爐、連鑄、酸洗和其它輔助工藝段提供自動化控制系統(tǒng)的系統(tǒng)集成方案、項目實施與管理、備件供應(yīng)、技術(shù)服務(wù)和系統(tǒng)的升級改造，大大縮短建設(shè)工期，節(jié)省客戶投資成本。 實施方案 燒結(jié)機控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 燒結(jié)機控制系統(tǒng) 太鋼4號燒結(jié)項目計算機控制系統(tǒng)采用西門子過程控制系統(tǒng)SIMATIC PCS7 V7.1，控制的工藝系統(tǒng)及工藝段包括：1＃PLC（燃料熔劑，泵站系統(tǒng)，混配料系統(tǒng)）、2＃PLC（燒冷系統(tǒng)，整粒篩分系統(tǒng)）、3＃PLC（原料進料系統(tǒng)，熔劑破碎篩分系統(tǒng)，燃料破碎篩分系統(tǒng)）、4＃PLC（配料混合系統(tǒng)，主粉塵系統(tǒng)，循環(huán)水系統(tǒng)）及5＃PLC（燒冷系統(tǒng)，整粒篩分系統(tǒng)，鋪底料系統(tǒng)，冷返礦系統(tǒng)，主電除塵輸灰系統(tǒng)）。PCS7系統(tǒng)采用西門子典型的服務(wù)器/客戶機架構(gòu)并預(yù)留二級系統(tǒng)接口，方便網(wǎng)絡(luò)通訊及數(shù)據(jù)傳遞。 基礎(chǔ)自動化部分采用基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的解決方案，由AS站417-4-2H主機和ET-200M遠程I/O系統(tǒng)組成。由西門子以太網(wǎng)交換機組成的冗余光纖環(huán)網(wǎng)將基礎(chǔ)自動化部分與兩對冗余服務(wù)器連在一起。每對冗余服務(wù)器間采用同步相互監(jiān)控，同步進行歸檔與控制。整個系統(tǒng)操作員站與兩冗余服務(wù)器間實施同步接收與發(fā)送數(shù)據(jù)，各基礎(chǔ)自動化部分間的數(shù)據(jù)采用工業(yè)以太網(wǎng)進行通訊。控制器在采用硬件冗余的同時還采用了西門子軟件冗余措施，使整個系統(tǒng)能夠雙向安全,可靠穩(wěn)定運行。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的配電采用西門子冗余電源，提高了整個系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。 脫硫脫硝系統(tǒng) 太鋼4號燒結(jié)項目配套的脫硫脫硝工程的控制系統(tǒng)采用西門子SIMATIC S7-400H冗余控制系統(tǒng)，控制的工藝系統(tǒng)及工藝段包括：1.脫硫脫硝主工藝系統(tǒng)、2.制氨系統(tǒng)、3.風(fēng)、水、電、氣等輔助系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)對脫硫脫硝工程主工藝生產(chǎn)過程進行監(jiān)視、操作和控制并可根據(jù)程序設(shè)定實現(xiàn)報警、生產(chǎn)管理、報表打印等功能。 一級自動化控制系統(tǒng)由SIEMENS S7-400H PLC、遠程I/O、HMI、現(xiàn)場儀表及工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的控制系統(tǒng)，完成對脫硫脫硝主工藝系統(tǒng)和制氨系統(tǒng)等設(shè)備的控制與監(jiān)視，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)線的分散控制，集中操作和管理。 計算機控制系統(tǒng)主要包括<