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DCS控制系统在大型高炉上的应用

作者:徐坚2006.03.01阅读 3836

1 前言
    上钢一厂新建2500m3高炉已于1999年10月8日顺利点火投产,该高炉在自动化控制系统方面充分吸收了国内、国外的先进经验,无论在控制系统的构成上,在控制功能上www.cechina.cn,还是在系统操作水平上,都处于当今世界先进水平。


2 工艺概况
    高炉年产生铁175万吨。有烧结矿槽5个,块矿槽5个,杂矿槽4个,小粒度矿槽及小块焦槽各1个,焦槽5个,采用小粒度矿回收技术。矿石和焦炭经中间料斗,经上料皮带机至炉顶。炉顶为串罐式无料钟炉顶,采用高压操作技术,炉顶压力通过减压阀组进行调节。煤气清洗采用一级重力除尘(DC)和两级文氏管(VS)湿式除尘。高炉有30个风口,富氧、加湿送风,并采用了喷煤(PCI)技术。分南、北双出铁场,有3个出铁口,用260吨鱼雷式混铁车运输铁水。用英巴法处理水渣,南、北出铁场各设置一套水渣处理系统。有四座内燃式热风炉,采用燃烧余热回收技术,燃烧高炉煤气;送风方式有单炉送风、冷并联送风、热并联送风三种。


3 自动化控制系统构成
    高炉采用美国西屋公司的WDPF II Pl

us分布式控制系统(DCS)进行自动化控制。该控制系统具有以下特点:
    (1) 通用性强CONTROL ENGINEERING China版权所有,开放性好,能兼容不同制造商的自动化设备(如AB公司PLC,遵从FF协议的智能仪表等);并能通过TCP/IP协议与管理计算机实现通信。
    (2) 控制系统所特有的分布式数据库结构,减少了集中式数据库所带来的风险,使用户能很容易地访问数据库。数据库中的每一点包含了该点的全部信息控制工程网版权所有,只要该点在数据库中定义,整个系统均可访问它。
    (3) 与采用PLC+DCS结构形式的控制系统相比较www.cechina.cn,控制系统的分布式结构克服了电气和仪表专业分工明显,系统网络结构复杂

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,网络接口通信速度慢的缺点,使用户能更有效地利用系统资源,提高了系统的易维护性和控制的实时性,有利于实现三电一体化的目标。
纳入控制系统控制的工艺范围包括:高炉矿石及焦炭储备及输送系统控制工程网版权所有,上料系统,无料钟炉顶系统,高炉本体系统,出铁场系统,煤气清洗系统,热风炉系统CONTROL ENGINEERING China版权所有,水渣系统,煤粉制备及喷吹系统,并预留了炉顶余压发电(TRT)系统的控制设备。控制系统在系统功能上由两级组成。
第一级为基础自动化级,主要完成生产过程的数据采集和初步处理、数据显示和记录,生产操作,执行对生产过程的连续调节控制和逻辑顺序控制。共配置了15台控制站(DPU),9台以SUN工作站为硬件平台的操作员站(其中2台兼作工程师站,用于系统组态及软件维护,1台带有37(大屏幕显示器),配置了5台打印机和1台硬拷贝机(分别用于报警信息打印和画面硬拷贝打印),以及高速数据通信总线(Wesnet Plus)等。每个DPU控制站硬件按冗余方式配置,包括冗余的Intel CPU、分布式数据存储器、通信控制器、电源,以及非冗余的I/O模件(可带电插拔),输入接线端子(Half-Shell),输出继电器等;软件包括DPU系统固化支持程序,分布式数据库程序等。每个操作员站硬件包括冗余的分布式数据存储器、通信控制器,以及非冗余的RISC CPU、20(CRT显示器(带触摸屏功能)、电源、硬盘、鼠标、工程师键盘、操作员键盘等;软件包括工程师/操作员系统支持程序, Unix操作系统。操作站之间可互为备用。高速数据通信总线(Wesnet Plus)通信方式为按时间分片进行数据广播的方式,通信介质室内部分采用同轴电缆

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,室外部分采用光纤。采用以太网进行文件传输,并与其它系统之间通信留有接口。
第二级为过程控制级,主要完成生产过程数据设定、操作指导、作业管理、控制计算、数据处理及存储。过程控制级共配置了4台SUN工作站,用于高炉生产过程数据设定、操作指导、作业管理、控制计算、数据处理及存储;配置了2台打印机和1台硬拷贝机(分别用于报表信息打印和画面硬拷贝打印);配置了2台PC终端机

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,通过调制-解调(Modem)方式,实现与高炉原燃料供应系统(原料场)的数据通信。
控制系统中各单元通过高速数据总线Wesnet Plus和以太网进行通信。采用不间断电源装置(UPS)供电,停电保持时间不小于30分钟。控制系统结构及设置场所图略可向作者索取。
控制系统设备按不同的控制对象,设置在相应的电气室或控制室中CONTROL ENGINEERING China版权所有,个别远程I/O设置在现场。


4 主要控制功能
    在分配15台分布式控制站(DPU)的控制功能时,我们打破了传统按电气-仪表专业分工的界限,按照高炉各个工艺组成单元进行分配。各个DPU主要控制功能如下:
    DPU1:进行矿石储备及输送系统设备运行状

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