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[摘 要]本文以西门子S7-400控制系统在韶钢TRT机组中的应用为例，分析了该控制系统的控制精度及先进性。
[关键词]S7-400控制系统 TRT机组 效益
中图分类号：U172.7 文献标识码：U 文章编号：1009―914X（2013）25―0520―01
1、TRT发电工艺流程介绍
TRT设施处于高炉煤气布袋除尘系统之后，与减压阀组并联布置。从6#高炉出来的煤气由于粉尘的含量比较高，因此首先经过除尘设备除尘，除尘后的煤气经过一系列的阀门调节后被送到TRT发电装置推动透平的叶轮转动，由透平带动发电机发电。在透平中做完工的煤气发生膨胀，这些煤气经过减压阀组调节后被送到高炉的煤气管网中。由TRT发电的流程可知，在这个过程中实现了高炉煤气的余压利用。
2、TRT发电机组控制系统
控制系统是TRT发电机组的重要组成部分，控制系统设计的目的是为了对TRT发电机组进行方便而快捷的控制，保证TRT发电机组在正常运行、启动、停机过程中都能保证高炉顶部的压力不发生太大的波动，发电机组的转速及功率都控制在一定范围内。在保证高炉正常运行及机组安全的情况下尽量多发电，以在最大程度上实现对高炉煤气余压的利用。利用自动控制系统可以进行顺序控制和过程控制，同时还能实现对工艺参数的监视。在韶钢TRT机组中所应用的控制系统是西门子S7-400控制系统。
2.1 西门子S7-400控制系统简介
西门子S7-400控制系统是当今世界上非常先进的控制系统，它不仅功能非常完善，而且还拥有强大的通讯能力，非常适合于分布式控制系统的使用。该系统中的Profibus是总线国际标准之一，已经获得很多厂家的支持。Profibus-DP的总线通讯频率高达12Mbps，由ET200分布式I/O和S7-414-4H双机热备系统组成的Profibus-DP总线网切换结构，可以实现有故障时的自动切换，从而保证机组的安全。
自动化系统采用SIEMENS的PCS7，CPU为417H，系统的控制器（CPU）、电源、通信网络均冗余配置，I/O点数量在满足实际需要的前提下保证20%的裕量，每个机架预留一个空槽，每种I/O模件预留一个备件。I/O卡件支持热插拔，PLC系统预留RS485的通讯物理接口。自动化系统采用1台工程师站（DELL工控机：CPU≮2.8G HZ、内存≮2G RAM、硬盘≮160G，21″液晶显示），1台操作员站（DELL工控机：CPU≮2.8G HZ、内存≮2G RAM、硬盘≮160G，21″液晶显示），3台打印机（其中三星打印机1台，SCX-5315F），移动式编程器2台，1台系统数据服务器。完成机组及配套辅机的集中监控和操作。自动化系统采用双UPS电源供电。
本系统采用两台操作站并行操作，可同时监视主画面和其它重要画面，系统软件为WINDOWS XP SP2并加载WINCC V6 SP1中央监控软件，TRT正常运行后不允许在系统中加载任何软件；计算机启动后系统会自动进入WINCC监控主画面，操作员需根据自己的权限，输入相应的密码才能进行操作，操作完成，可选择退出登陆。WinCC启动后，系统自动进入主煤气画面，在没有登陆之前所有的功能性操作均被禁止，需登陆时可点击屏幕左上角的登陆按钮弹出登陆框，操作者根据自己的权限输入登陆用户名及密码，对系统进行操作。退出操作权限时点击Logout即可退出，整个操作过程非常简单方便。整个软件系统遵循TCP/IP协议，在配置好系统的IP/ID地址后，程序就能实现在网络环境下的运行，用户可以对TRT机组整个运行过程的设备的状态及运行参数进行集中监控，并可将监控数据存储下来以方便查询。
2.2 过程控制系统
利用西门子S7-400控制系统可以很方便地实现过程控制，可以对转速、功率、炉顶压力、供油系统和氮气密封差压系统等进行调节。以下就以转速调节系统和功率调节系统为例对此进行介绍。
2.2.1 转速调节系统
TRT发电机组的转速对电网及机组辅机的安全运行起着非常重要的作用，转速调节不好会严重影响其他设备的正常使用，因此必须对机组的转速尤其是机组启动过程的转速进行精确调节。为了做到这一点，在机组上安装了测速的传感器，传感器测到的转速值被传动到控制系统的计算机，经过计算机的分析以后，经高炉同意，认为满足机组的启动条件后，控制系统就按照原先设置好的程序开始对速度进行调节。若启机画面上升速操作置于手动位，点击手动标记输入手动转速设定值，并回到“主煤气”画面把静叶置于自动，静叶将根据转速设定值调节开度（此调节过程速度很快，静叶变化较大，设定手动转速设定值时，需逐步增大）。把启机画面上“升速操作”置于自动位，静叶将置于自动，并根据预先设置的升速曲线，在顶压大于设定值-3KPa的情况下自动升速。在自动升速过程中，不能转到手动升速，可按暂停、继续按钮干预升速过程。当自动升速升到3000转后，可以转到手动升速，根据仪表柜上转速表的转速值，适当调整手动转速设定值。冷态开机时，可以适当延长升速时间，以一小时左右为宜，在转速升到1000、1500、1900、2300等转速点时点击升速暂停，稳定一定时间，再按继续按钮，继续自动升速。转速升到3000转时，这时已达到机组的额定转速，可以等待发电机并网。
2.2.2 功率调节系统
功率调节器的值靠安装在电气控制柜中的有功功率变送器进行测量。控制系统接收到发电机并网信号后，点击“升功率”按钮，进入升功率阶段。通知高炉减压阀组慢关（慢关幅度不能过大，注意顶压波动），静叶将在顶压稳定的前提下逐步增大开度，当三个减压阀组开度小于5%或按强制顶压控制按钮，升功率阶段完成进入静叶调顶压状态，静叶自动调节顶压。在静叶调顶压阶段，当高炉顶压大于设定值3kpa时，如果旁通阀置于“旁通参与调顶压”状态，旁通阀参与自动调节，也就是说，控制系统靠调整静叶的开度来保证升功率过程中的高炉顶压平稳。
2.3 工艺参数监视系统
西门子S7-400控制系统设置了丰富直观的监视画面，主要设置有主煤气画面、启机画面、停机画面、动力油站画面、主油站画面、轴检测系统、氮气密封系统等，各个部分的运行参数及状态可以很直观地在屏幕上显示出来。如主煤气画面为正常操作运行时的主要监视操作画面，在本画面里主要显示炉顶压力和顶压设定，动力油压力，润滑油压力和氮气压力，主管压力和流量，各阀门的开度（状态），静叶开度，轴的振动，位移，轴温度，转速及功率等等。动力油站画面显示动力油总管压力值及开关状态，动力油箱的液位，温度及1#和2#动力油泵的运行状态，动力油循环泵、动力油箱加热器的运行状态；右上角PISA1701显示动力油压力，当PISA1701<11MPa时，PSA705的L绿灯变红，动力油压低报警，同时联锁启动备泵；当PISA701<9MPa时，PSA705，PSA706，PSA707的LL绿灯变红，三取二后发出重故障报警并停机的信号。
3、结语
自韶钢6#高炉上的TRT发电机组投运以来，已经产生了可观的经济效益。西门子S7-400控制系统在保障TRT机组的正常运行方面起着非常重要的作用，是未来值得在钢铁企业的TRT机组控制中大规模推广的一项技术。
参考文献
[1] 郭洪东. S7_400PLC在太钢5_高炉TRT机组自动控制中的应用[J].中国冶金，2011，09：54-57
[2] 鄂虚. 西门子S7_400H系统在污水处理控制系统中的应用[J].自动化技术，2012，11：23-25
[关键词]S7-400控制系统 TRT机组 效益
中图分类号：U172.7 文献标识码：U 文章编号：1009―914X（2013）25―0520―01
1、TRT发电工艺流程介绍
TRT设施处于高炉煤气布袋除尘系统之后，与减压阀组并联布置。从6#高炉出来的煤气由于粉尘的含量比较高，因此首先经过除尘设备除尘，除尘后的煤气经过一系列的阀门调节后被送到TRT发电装置推动透平的叶轮转动，由透平带动发电机发电。在透平中做完工的煤气发生膨胀，这些煤气经过减压阀组调节后被送到高炉的煤气管网中。由TRT发电的流程可知，在这个过程中实现了高炉煤气的余压利用。
2、TRT发电机组控制系统
控制系统是TRT发电机组的重要组成部分，控制系统设计的目的是为了对TRT发电机组进行方便而快捷的控制，保证TRT发电机组在正常运行、启动、停机过程中都能保证高炉顶部的压力不发生太大的波动，发电机组的转速及功率都控制在一定范围内。在保证高炉正常运行及机组安全的情况下尽量多发电，以在最大程度上实现对高炉煤气余压的利用。利用自动控制系统可以进行顺序控制和过程控制，同时还能实现对工艺参数的监视。在韶钢TRT机组中所应用的控制系统是西门子S7-400控制系统。
2.1 西门子S7-400控制系统简介
西门子S7-400控制系统是当今世界上非常先进的控制系统，它不仅功能非常完善，而且还拥有强大的通讯能力，非常适合于分布式控制系统的使用。该系统中的Profibus是总线国际标准之一，已经获得很多厂家的支持。Profibus-DP的总线通讯频率高达12Mbps，由ET200分布式I/O和S7-414-4H双机热备系统组成的Profibus-DP总线网切换结构，可以实现有故障时的自动切换，从而保证机组的安全。
自动化系统采用SIEMENS的PCS7，CPU为417H，系统的控制器（CPU）、电源、通信网络均冗余配置，I/O点数量在满足实际需要的前提下保证20%的裕量，每个机架预留一个空槽，每种I/O模件预留一个备件。I/O卡件支持热插拔，PLC系统预留RS485的通讯物理接口。自动化系统采用1台工程师站（DELL工控机：CPU≮2.8G HZ、内存≮2G RAM、硬盘≮160G，21″液晶显示），1台操作员站（DELL工控机：CPU≮2.8G HZ、内存≮2G RAM、硬盘≮160G，21″液晶显示），3台打印机（其中三星打印机1台，SCX-5315F），移动式编程器2台，1台系统数据服务器。完成机组及配套辅机的集中监控和操作。自动化系统采用双UPS电源供电。
本系统采用两台操作站并行操作，可同时监视主画面和其它重要画面，系统软件为WINDOWS XP SP2并加载WINCC V6 SP1中央监控软件，TRT正常运行后不允许在系统中加载任何软件；计算机启动后系统会自动进入WINCC监控主画面，操作员需根据自己的权限，输入相应的密码才能进行操作，操作完成，可选择退出登陆。WinCC启动后，系统自动进入主煤气画面，在没有登陆之前所有的功能性操作均被禁止，需登陆时可点击屏幕左上角的登陆按钮弹出登陆框，操作者根据自己的权限输入登陆用户名及密码，对系统进行操作。退出操作权限时点击Logout即可退出，整个操作过程非常简单方便。整个软件系统遵循TCP/IP协议，在配置好系统的IP/ID地址后，程序就能实现在网络环境下的运行，用户可以对TRT机组整个运行过程的设备的状态及运行参数进行集中监控，并可将监控数据存储下来以方便查询。
2.2 过程控制系统
利用西门子S7-400控制系统可以很方便地实现过程控制，可以对转速、功率、炉顶压力、供油系统和氮气密封差压系统等进行调节。以下就以转速调节系统和功率调节系统为例对此进行介绍。
2.2.1 转速调节系统
TRT发电机组的转速对电网及机组辅机的安全运行起着非常重要的作用，转速调节不好会严重影响其他设备的正常使用，因此必须对机组的转速尤其是机组启动过程的转速进行精确调节。为了做到这一点，在机组上安装了测速的传感器，传感器测到的转速值被传动到控制系统的计算机，经过计算机的分析以后，经高炉同意，认为满足机组的启动条件后，控制系统就按照原先设置好的程序开始对速度进行调节。若启机画面上升速操作置于手动位，点击手动标记输入手动转速设定值，并回到“主煤气”画面把静叶置于自动，静叶将根据转速设定值调节开度（此调节过程速度很快，静叶变化较大，设定手动转速设定值时，需逐步增大）。把启机画面上“升速操作”置于自动位，静叶将置于自动，并根据预先设置的升速曲线，在顶压大于设定值-3KPa的情况下自动升速。在自动升速过程中，不能转到手动升速，可按暂停、继续按钮干预升速过程。当自动升速升到3000转后，可以转到手动升速，根据仪表柜上转速表的转速值，适当调整手动转速设定值。冷态开机时，可以适当延长升速时间，以一小时左右为宜，在转速升到1000、1500、1900、2300等转速点时点击升速暂停，稳定一定时间，再按继续按钮，继续自动升速。转速升到3000转时，这时已达到机组的额定转速，可以等待发电机并网。
2.2.2 功率调节系统
功率调节器的值靠安装在电气控制柜中的有功功率变送器进行测量。控制系统接收到发电机并网信号后，点击“升功率”按钮，进入升功率阶段。通知高炉减压阀组慢关（慢关幅度不能过大，注意顶压波动），静叶将在顶压稳定的前提下逐步增大开度，当三个减压阀组开度小于5%或按强制顶压控制按钮，升功率阶段完成进入静叶调顶压状态，静叶自动调节顶压。在静叶调顶压阶段，当高炉顶压大于设定值3kpa时，如果旁通阀置于“旁通参与调顶压”状态，旁通阀参与自动调节，也就是说，控制系统靠调整静叶的开度来保证升功率过程中的高炉顶压平稳。
2.3 工艺参数监视系统
西门子S7-400控制系统设置了丰富直观的监视画面，主要设置有主煤气画面、启机画面、停机画面、动力油站画面、主油站画面、轴检测系统、氮气密封系统等，各个部分的运行参数及状态可以很直观地在屏幕上显示出来。如主煤气画面为正常操作运行时的主要监视操作画面，在本画面里主要显示炉顶压力和顶压设定，动力油压力，润滑油压力和氮气压力，主管压力和流量，各阀门的开度（状态），静叶开度，轴的振动，位移，轴温度，转速及功率等等。动力油站画面显示动力油总管压力值及开关状态，动力油箱的液位，温度及1#和2#动力油泵的运行状态，动力油循环泵、动力油箱加热器的运行状态；右上角PISA1701显示动力油压力，当PISA1701<11MPa时，PSA705的L绿灯变红，动力油压低报警，同时联锁启动备泵；当PISA701<9MPa时，PSA705，PSA706，PSA707的LL绿灯变红，三取二后发出重故障报警并停机的信号。
3、结语
自韶钢6#高炉上的TRT发电机组投运以来，已经产生了可观的经济效益。西门子S7-400控制系统在保障TRT机组的正常运行方面起着非常重要的作用，是未来值得在钢铁企业的TRT机组控制中大规模推广的一项技术。
参考文献
[1] 郭洪东. S7_400PLC在太钢5_高炉TRT机组自动控制中的应用[J].中国冶金，2011，09：54-57
[2] 鄂虚. 西门子S7_400H系统在污水处理控制系统中的应用[J].自动化技术，2012，11：23-25