淺談DCS系統(tǒng)在步進(jìn)梁式加熱爐上的應(yīng)用

一、引言

安鋼高速線材軋鋼加熱爐是一座性能優(yōu)良的步進(jìn)梁式加熱爐，其有效尺寸：20700×12700 mm。額定加熱能力為：120 t/h，最大加熱能力：140 t/h。坯料規(guī)格：單排布料時：150×150×12000 mm；雙排布料時：150×150×5800 mm；非定尺坯料：9000-12000 mm；最大坯重量：2190 kg。

燃燒介質(zhì)：高焦?fàn)t混合煤氣，低發(fā)熱值為 7536±210 KJ/m3。最大用量24812 m3/h。其熱工控制系統(tǒng)是由羅克韋爾自動化公司的ProcessLogix DCS系統(tǒng)完成。步進(jìn)爐內(nèi)爐料步進(jìn)及爐料進(jìn)、出由西門子PLC控制。其中高速離散控制、過程控制和安全控制融合于一個Logix控制平臺上先進(jìn)的控制技術(shù)，使加熱爐的爐溫的控制精度在±5℃，升降50℃僅需12分種；編寫的空燃比自動尋優(yōu)器軟件代替熱值儀和氧氣分析儀的功能，實現(xiàn)了燃料流量和空氣流量的優(yōu)化配比，從而使燃燒達(dá)最佳狀態(tài)。

二、系統(tǒng)硬件的組成

高線加熱爐使用羅克韋爾自動化的ProcessLogix DCS控制系統(tǒng)（編程軟件為ControlBuilder和DisplayBuilder）。本系統(tǒng)配置了操作站、服務(wù)器、控制站三個部分。

2.1 服務(wù)器

為了高效利用過程參數(shù)，本系統(tǒng)配置了DELL服務(wù)器，系統(tǒng)平臺為Windows NT 。配置了ProcessLogix Server 后，服務(wù)器具有了實時數(shù)據(jù)庫和功能完善的功能模塊。用戶可以用ContorlBuilder組態(tài)和優(yōu)化用戶控制程序，用DisplayBulder制作HMI。同時，用戶可方便地用C語言編寫自己的特殊功能模塊。同時，服務(wù)器還完成打印報表的任務(wù)。在操作站出現(xiàn)特殊情況時，服務(wù)器還要兼操作站的所有功能，服務(wù)器是通過CONTROLNET網(wǎng)從控制器收集數(shù)據(jù)和向控制器發(fā)送命令，通過乙太網(wǎng)向操作站傳送數(shù)據(jù)和接收命令。

2.2 操作站

操作站由研華工控機(jī)和基于Windows NT系統(tǒng)平臺上的STATION軟件組成，通過總貌圖、控制圖、報警圖、過程狀態(tài)圖、過程歷史圖這些豐富的人機(jī)界面，操作員可以設(shè)定、查看過程參數(shù)或狀態(tài)，察看故障報警明細(xì)。由于整個操作界面采用“向?qū)健钡慕Y(jié)構(gòu)，從而大大方便了操作員的操作。

2.3 控制站

控制站采用PLX系統(tǒng)，用于完成對加熱爐的熱工控制和過程參數(shù)檢測。該系統(tǒng)的處理器1757 PL*52A是Rockwell專用處理器，具有8MRAM，高速底板與網(wǎng)絡(luò)融為一體，I/O模塊可帶電插撥，并可以任意安排。在該系統(tǒng)中，控制站共設(shè)有一個主機(jī)架和二個擴(kuò)展機(jī)架，完成了整個加熱爐的6段溫度控制、60多點的模擬量檢測及20多個開關(guān)量的輸入和輸出。系統(tǒng)模板采用如下：4個756 OF6CI/A模塊、9個1756 IB16D/A模塊、2個1756OW16I模塊、4個1756IF6I/A模塊、5個1756IR6I/A模塊、4個1756IT6I/A模塊。為提高本系統(tǒng)的可靠量，所有AI、DI和DO均與現(xiàn)場進(jìn)行了隔離，AI模板還選用了通道和通道間均有隔離的雙隔離模板。按照確定的控制規(guī)則進(jìn)行編程，根據(jù)加熱爐的工況選擇使用。將現(xiàn)場信號采樣﹑燃?xì)饬髁磕：刂苹芈珐p空氣流量模糊控制回路﹑溫度模糊控制回路編成子程序，模塊化，在主程序中調(diào)用，以利于調(diào)試和控制功能組態(tài)。

2.4 CONTROLNET網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場儀表

該網(wǎng)絡(luò)屬于無源的高性能多元總線，5M的傳輸速度。數(shù)據(jù)傳輸采用確定性的傳輸方式，大大減少了數(shù)據(jù)傳輸量，現(xiàn)場儀表控制閥采用耐高溫的控制閥，執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，壓力和差壓變送器采用FISHER 3051變送器。從而保證了具有苛刻時間要求的加熱爐控制應(yīng)用環(huán)境。

編輯：jq