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在国家优化产品结构、提高产品质量的指导方针下，马钢进行了一系列重大产
业结构调整。2001年3月投产的马钢炼钢厂1#转炉是国家三期环保项目。
这座95吨转炉无论在工艺水平，还是技术水平在国内都是较为***的。
整个转炉自动化系统由基础自动化、过程自动化组成。基础自动化用工业以太
网、现场总线实现资源共享，完成全厂仪、电控基础自动化；过程自动化采用
客户机结构，实现炼钢静态模型计算机物料跟踪和生产高度自动控制。基础自
动化系统采用的是美国GE公司CIMPLICITY、PLC以及交直流传动装置。
自动化系统组成
马钢炼钢厂1#转炉的设计思想是大程度的利用网络、计算机技术；大
程度的简化生产操作；实现三电一体，取消仪表盘；实现自动化炼钢；建立冶
炼的静态模型，实现加料、吹炼的优化炼钢；实现状态自诊断。
自动化系统的软、硬件采用美国GE公司的系列90-30 PLC 5台、40多个远程
站；40多台 AV/DV300传动装置（DV300 用于氧枪/倾动系统）；8套 CIMPLI
CITY操作站软件。考虑到在满足生产的实际要求，大限度的利用和分配系统
资源。这5台PLC分别控制转炉本体、熔剂加料及一次除尘、吹氩站、上料及
汽化、煤气回收。这些子系统的操作都可在独立的HMI上完成，并且主操作室
中的HMI具有互备功能。
自动化系统配置图如下页图1所示。从图1中可以看出马钢炼钢厂1#转
炉系统采用了工业以太网、Profibus、Genius、DeviceNet三层四种网络。
工业以太网完成计算机、PLC之间的数据通讯；Profibus、Genius现场总线
是PLC、远程IO之间的数据通道；DeviceNet 传动网承担着倾动装置之间的
数据交换。
行业应用成功案例——钢铁 4344
成功案例 . 炼钢
解决方案
1. 氧枪的控制
氧枪的自动控制是一种全新的控制，可以实现钢水的一次
高命中率，有利于对整体的炼钢水平的提高。氧枪的自动
控制关键在于氧枪的自动定位。以往许多转炉在炼钢时，
氧枪的操作多为手动操作，这是由于生产工艺的局限以及
设备原因。现在随着网络技术、计算机技术、新产品应用
以及炼钢工艺的提高，完全可以实现氧枪的自动定位操
作。马钢的1#转炉系统是根据工艺的设定完成炼钢的自动
吹炼、氧枪的自动定位。
对于氧枪的自动控制，氧枪高度的实际测量非常关键。
在应用中采用了多圈的P+F 值编码器（带Profibus接
口），并以现场总线的方式完成数据的交换。为提高氧枪
定位精度，编码器装在卷扬电机上。用于氧枪定位的编
码器分辨率为25位，并且带预设值功能。在实际应用中
PLC 读入的是一个二进制编码值，必须将该值变换成氧枪
的高度值。
马炼钢厂1#转炉氧枪转动装置是采用 GE DV300全
数字直流传动，通过Profibus 现场总线实现数据的交换。
马钢炼钢厂的氧枪位置控制是一个闭环控制，其具体
的控制思想是：氧枪的目标高度（Htar）与氧枪的
实际高度（Hact）的差值的符号决定电机的旋转方向。当
Htar – Hact＞0时提升，当Htar – Hact＜0时下降，氧枪的
升降速度由氧枪的所在区域决定。
在实际应用中通过调整氧枪的抱闸、氧枪DV300传动装置
的特性参数（如：起/制动电流曲线）可以得到很好的定位
性能。在1#转炉中氧枪自动定位精度为 ±3 cm。
氧枪的定位分为手动和自动定位二种。手动定位为常见
的定位，在马钢炼钢厂1#转炉工程中，自动定位是
较为成功的。在自动吹炼方式时，当操作人员按下吹炼按
钮后，氧枪的升降、速度的切换全部由PLC自动完成。自
动吹炼时，氧枪工作的相对高度（氧枪相对钢水液面的高
度）来源于吹炼设定值表，这张吹炼设定值表中的氧枪目
标高度可以从数据服务器中获得，也可以由操作人员手动
填入。在吹炼完毕后，同时将吹炼中的定位高度自动上传
至数据服务器，并根据目标钢水成份、吹炼情况等因素综
合形成某种佳的工艺数据，以备以后使用。
2. 倾动的控制
马钢1#转炉是按四点全悬挂、全正力矩设计。这种设计
大限度地发挥了设备的潜力、其性能价格比高。但这种设
计须对四台倾动装置进行负荷平衡，而负荷平衡又是自动
化控制中的一个难点。
实际应用中，在 DV300 传动装置中加入了一块通讯卡
（DGF）。DGF卡完成两个功能，功能之一是4台DV300之
间的通讯，功能之二是4台DV300的运行逻辑（在DGF卡
上进行软件编程）。为了***负荷平衡功能的实现，设计
时四台装置采用主从控制方式。
PLC的倾动给定信号通过Profibus现场总线同时给到四台
DV300。每台DV300将自身装置的状态信号（如：装置的
故障信号、速度调节器的输出信号等）通过DGF发往下游
装置。同时将装置的工作状态通过 Profibus现场总线送入
PLC，由PLC决定转炉倾动电机的工作曲线。
装置根据接受到的上游装置和自身装置状态后，判断主控
装置并决定其内部的跳线开关动作和给定的来源。若自身
为主控装置，则速度调节器投入，速度给定反之，
速度调节器退出，速度给定被屏蔽，电流给定取至主控制
装置的速度调节器的输出。
四台装置采用DGF 完成相互的逻辑连锁，这种控制思想在
应用中安全性非常高。当出现异常情况时，转炉四台倾动
装置具备脱离 PLC 控制，单独进行联动操作，避免因 PLC
故障发生冻钢现象。
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