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1、论文西门子冗余系统在莱钢RH中的应用摘要 本文基于莱钢rh精炼工艺原理，介绍了西门子冗余系统在rh自动化控制系统中的应用，通过此应用，大大提高了精炼系统的可靠性与稳定性，提高了生产效率。关键词 冗余；rh精炼；可靠性；rh精炼全称为rh真空循环脱气精炼法。当前随着真空炼钢技术的开发与发展，rh因为采用钢水在真空槽环流的技术从而达到处理时间短、效率高、能够与转炉连铸匹配的优点而被转炉工序大量采用。1 工艺原理转炉处理结束后的钢水通过天车吊至钢包运输台车，钢包运输台车开至处理位置，此时环流气体由氮气切换至氩气。操作工对钢包液面高度进行判定，根据液面高度，钢包被液压升降装置顶起，达到预定高度，使真空
2、槽上两个浸渍管完全侵入液面，打开真空主阀开始抽取真空。这时操作工进行测温、取样、定氧操作，根据测定结果判断是否进行预处理，预处理结束后，操作工对钢水进行该钢种所需处理，如脱氢处理、脱碳处理、深脱处理等，处理过程中各级真空泵以及调节阀根据钢种模型对真空度、环流气体流量进行调节，同时通过真空料斗加入合金进行微调。处理结束前操作工再次对钢水进行测温、取样，操作结束后关闭真空主阀，破真空。钢包下降，同时环流气体由氩气切换至氮气，钢包车开至喂丝位，根据钢种要求喂丝、投入保温剂，结束后钢包运输台车开至吊离位，天车调离进行下一道工序，完成此段处理。2 系统概述莱钢rh精炼系统主要由钢包处理系统、真空系统、合
3、金上料系统、顶枪及预热枪系统、真空室修理和更换等系统组成。每个系统的稳定性都极其重要，在生产过程中，钢水温度一般在1600左右，真空处理过程中，真空度高达几十pa的负压，若因某个系统引起故障停机，轻则影响炼钢节奏，重则发生人员重大伤亡。因此，为保障系统的稳定及操作人员的安全，rh自动化控制系统采用冗余设计，其包括四台上位机、两台西门子交换机、两台冗余服务器、两套冗余cpu及io设备。1）网络结构。rh精炼采用双环网配置，服务器通过安装双网卡，利用两条物理线路连接plc，当一条网络链路损坏时，系统可自动切换到另一条网络链路，保障监控网络的持续运行，同时通过wincc监控画面实时监控西门子osm交
4、换机状态，若出现内部故障，及时发出声光报警，通知维护人员进行处理更换。其网络图如图1所示图12）硬件配置。plc采用s7-400h作为冗余cpu，采用带有冗余dp从站接口模块的et200m分布式i/o设备，连接cpu与et200m之间采用profibus-dp作为现场总线进行通讯。cpu发生故障前，主cpu单独运行，冗余cpu处于停止状态，cpu发生故障后，冗余cpu与主cpu进行同步连接，冗余cpu发出同步连接请求，主cpu在禁止删除、拷贝和生成块功能操作后，将所有数据发送给冗余cpu。冗余cpu接收到主cpu数据后进行数据测试，然后向主cpu发出更新请求。主cpu在终止已组态连接的通讯和禁
5、止低级别的报警后，拷贝所有动态数据发送给冗余cpu。同时主cpu运行用户程序，在禁止所有报警和中断后向已经连接的冗余cpu发送上次更新后发生改变的动态数据，冗余cpu接收从主cpu发送来的输入、输出、定时器、计数器和内存位信息，主cpu使能报警中断和通讯，主、冗余cpu进入到冗余、同步操作过程。其流程图如图2所示。图23）软件冗余。通过wincc redundancy软件包及授权，利用两台冗余服务器建立wincc冗余项目，使两台互联的 wincc并行工作，并基于事件进行同步，提高了系统的可靠性，实现故障自动识别，故障恢复后自动同步变量记录、报警消息、用户归档，在线同步变量记录、报警消息、用户归
6、档等功能。并当服务器故障时，客户端能够自动切换到可用的服务器，进一步提高了监控系统的稳定性。3 系统可靠性系统故障率是检验系统可靠性的重要指标，其计算公式为：c=在考虑的时间范围t内，发生故障的部件数；n=整个使用的部件数；t=考虑的时间范围平均无故障时间 mtbf=1/可靠性计算公式as=mtbf/（mtbf+mdt）mdt=平均故障时间（或mttr=平均修复时间）从可靠性公式中可以看出，增加系统的可靠性可以从提高 mtbf和降低 mdt两个方面进行，对于串行系统而言，部件越多 mtbf时间越小。simatic h系统的平均无故障时间：cpu:15年；io 模件：50年。可见在rh精炼系统中，使用冗余设计比单系统控制的可靠性要高达几十倍，即使在炼钢生产过程中，出现cpu故障、网络损坏或上位机故障，冗余系统仍然可以切换至备用系统进行工作，保障炼钢生产稳定持续性。4 结论莱钢rh精炼自投产以来，采用冗余控制提高了系统稳定性和可靠性，降低了故障率，为莱钢生产超低碳钢保驾护航，提高了莱钢自身的价值及竞争力。参考文献1西门子冗余系统指南
