（中达电通科技股份有限公司杭州分公司，浙江  杭州  310012）陶  君，徐华勒，姚俊山
陶君 (1981—)男，2004年毕业于宁波大学自动化系，同年进入杭州自动化技术研究院（浙江拓峰科技有限公司），任工业控制工程师，负责公司工业自动化系统项目的设计与调试，2007年5月进入中达电通股份有限公司，任现场应用工程师。

1 概述

    宝钢集团上海五钢有限公司的前身是上海第五钢铁厂，1998年上海地区钢铁企业联合后，列为宝钢集团特殊钢精品基地。目前是宝钢集团中唯一的特钢长型材生产企业。公司占地面积340万平方米，资产总值60亿元，年产钢160万吨，钢材140万吨，年销售额50亿元。公司十大系列品种——不锈钢、耐热钢，工模具钢，轴承钢，结构钢，弹簧钢，齿轮钢，高温合金，铁及铁合金，汽车、铁路、油田用刚钢，银亮钢，产品有棒、管、丝、带、饼、环及异型材，广泛应用于航天、航空、核电、汽车、机械、电子仪表和石油化工等领域。

    电渣中心燃气加热炉系统是耐热钢种的主要生产设备，在生产中根据钢种耐热需要，把成型的钢锭放置在加热炉中，根据工艺技术要求，产生不同的加热曲线，让加热系统根据曲线对钢锭进行加热，本系统一共有八台燃气加热炉。上位机控制系统根据实际工艺需要，分别对八台加热炉进行加热控制。燃气加热炉在钢铁行业中的应用非常广泛，由于使用了天然气作为主要燃料，所以它对大气的污染可以降至很低，同时现场生产环境干净整洁，而这些是燃油加热炉无法比拟的。但是天然气加热炉的控制比较复杂，不但在加热工艺上要实现产品技术要求，而且在系统的安全保障要求也比别的加热炉高，目前专门为燃气加热炉设计的烧嘴控制器已经相对比较成熟，使用的最多的是大小火控制，它可对燃气火焰的大小火的组合来实现温度控制要求，同时对点火失败、意外熄火等高危险的故障做及时的处理，大大减少了上位机的控制复杂度。目前上位机组态软件在加热炉中的应用已经比较普遍，但是在一些工艺要求多变的场合还比较少，特别是加热工艺曲线的管理上如何实现方便的存储是一个比较突出的问题，常用的组态软件在工艺曲线这块总是很难实现方便的存储，但是GE Intellution的iFIX上位机监控软件是一款功能强大的自动化监控与控制软件，Intellution Workspace特有的动画向导、智能图符生成向导等大大方便了系统的开发，标签组编辑器大量节省了系统的开发时间，它不但支持任何一种OCX控件而且内置了微软的VBA作为脚本语言，为工程开发人员提供了一个灵活的开发应用环境，从而根据工艺要求开发出功能强大，界面友好的工艺管理界面。

2 工艺描述及系统功能要求

    钢集团上钢五厂电渣中心燃气加热炉DCS控制系统现场有八台燃气加热炉，每台加热炉有三个燃气烧嘴，每个烧嘴通过烧嘴控制器可以实现大小火控制切换，并且烧嘴控制器可以实现自动点火，故障检测和保护等功能，每台炉有三个测温点，一个为控制测温点，其他两个为参考测温点，八台炉现场DCS控制器为霍尼韦尔HC900和UMC800，它们是整个现场控制的核心，每个控制器控制四台加热炉，其主要负责集中控制各台炉的风压、炉压和温度，同时它和iFIX上位机进行MBE协议通讯，接受上位机的操作数据，包括各个执行机构的动作，工艺曲线数据等。由iFIX3.5组态软件环境下开发的加热炉上位机监控管理系统，通过MODBUS工业以太网与HC900和UMC800进行通讯，它主要实现的功能有加热炉动画监控、历史曲线管理、加热工艺曲线管理、加热实时曲线管理、报警记录等功能。

    控制系统要求重点如下：

    （1） 加热炉保温温度误差不超过3℃，预热风压力控制误差不超过5%，燃气压力、预热风压力和温度、炉内3点温度、炉内压力等测量点均要求动态显示及报警显示。

    （2） 要求上位机系统含有加热炉动态显示画面，并且根据操作流程制作操作按钮，同时含有历史曲线功能，并且支持历史曲线笔添加和删除。

    （3） 要求上位机系统含有工艺曲线管理功能，操作员可以随时建立工艺曲线，并且工艺曲线支持存盘拷贝等功能，同时可以根据工艺要求从工艺曲线库里随时调用工艺曲线作为本次生产的加热工艺。

    （4） 要求上位机系统含有实时曲线显示功能，当操作人员启动某台炉的工艺曲线后，实时曲线画面中显示本次生产的工艺曲线，然后本炉的温度根据时间坐标以5分钟/点进行跟随标点，这样可以方便操作人员根据实际的温度跟随情况进行相应的现场操作，同时当本炉工艺结束，系统自动根据完成时间和炉号自动保存本次工艺的实时曲线（即工艺曲线和实际的温度曲线），这样可以方便工艺技术对于烧成工艺的研究。

    （5） 在一切关键按钮操作时，必须含有必要的操作提示，防止操作人员误操作。
以上系统要求中，第3项和第4项是本系统的难点，一般的组态软件很难实现这样复杂的功能。

3 iFIX的解决方案

    该系统要求两台上位机对八台炉进行监控，一台连接HC900，一台连接UMC800，也就是每个iFIX上位机系统监控四台加热炉，系统结构图如图1所示。

图1   系统结构图

    3.1   系统动态主画面的实现

    系统的主画面是操作人员平时使用最多的画面，要求画面信息全面，并且含有常规的操作流程按钮，如图2所示，主画面分布了四台加热炉的监控窗口，每台炉分成按钮区、数据区、加热炉动画区、报警区。按钮区分为风机控制、燃气控制、温度控制、曲线工艺；数据区分为PID控制、测量点数据；动画区动态的显示了加热炉内的火焰情况，有大火也有小火；报警区实时显示了各个测量点的报警监控状态。