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DCS控制系统在大型高炉?#31995;?#24212;用
栏目:行业应用案例   2017-06-12 14:35
 
 
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,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?#21544;?#21147;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?#36164;?#28151;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 Plus分布式控制系统()进行自动化控制。该控制系统具有以下特点:
(1) 通用性强,开放性好,能兼容不同制造商的(如AB公司,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,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?#38382;?#30340;控制系统相比较,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,网络接口通信速度慢的缺点,使用户能更?#34892;?#22320;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,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,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?#32479;?#27493;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?#37096;?#36125;机(分别用于报警信息打印和画面?#37096;獎创?#21360;),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?#21046;?#36827;行数据广播的方式,通信介质室内部分采用同轴电缆,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?#37096;?#36125;机(分别用于报表信息打印和画面?#37096;獎创?#21360;);配置了2台PC终端机,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?#22411;?#20449;。采用不间?#31995;?#28304;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?#19978;?#20316;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?#19968;?#25511;制室中,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态、称重数据采集?#32479;?#27493;处理;矿石给料机、振动筛、?#23631;?#26009;斗闸门、矿石输送皮带机、转换溜槽等设备的顺序运转控制;矿石?#23631;?#26041;式控制;?#23631;?#26009;斗排料顺序控制;矿石输送皮带机上原料模拟跟踪控制;?#23631;?#26009;批管理;设备?#25910;?#25253;警处理等。
DPU2:进行焦炭储备及输送系统设备运行状态、称重和水分数据采集?#32479;?#27493;处理;焦炭振动筛、焦炭输送皮带机、转换溜槽等设备的顺序运转控制;矿石?#23631;?#35823;差补正控制;焦炭?#23631;?#35823;差补正控制;焦炭水分补正控制;?#23631;?#26009;批管理;设备?#25910;?#25253;警处理等。
DPU3:进行上料系统设备运行状态数据采集?#32479;?#27493;处理;矿石中间料斗闸门、焦炭?#23631;?#26009;斗闸门、上料皮带机、上料皮带机清洗阀等设备的顺序运转控制;炉顶装料方式控制;装料方式预约变更控制;装料数据跟踪控制;上料皮带机上原料模拟跟踪控制;装料料批管理;设备?#25910;?#25253;警处理等。
DPU4:进行高炉本体系统温度数据采集?#32479;?#27493;处理。
DPU5:进行炉顶系统设备运行状态、称重数据采集?#32479;?#27493;处理;炉顶旋转料罐、上部料闸、上密封阀、均压阀、排压阀、下密封阀、料流调节阀、密封阀蒸汽加热阀、布料溜槽、探尺等设备的顺序运转控制;炉顶时序控制;炉顶均排压控制;炉顶?#23631;?#21387;力补正控制;布料方式控制;布料定位控制;特殊布料控制;料流调节阀自学习控制;布料溜槽倾动?#23884;?#34917;偿控制;设备?#25910;?#25253;警处理等。
DPU6~7:进行高炉本体系统现场压力、流量数据采集?#32479;?#27493;处理;炉顶洒水控制;炉顶煤气成分分析;炉喉十字测温;炉身煤气成分分析;风口及炉身冷却板检漏;炉身差压监视及透气性指数计算?#36824;收?#25253;警处理等。
DPU8:进行高炉炉顶及煤气清洗系统温度、压力、流量数据采集?#32479;?#27493;处理;风口及炉身冷却板检漏;炉顶压力控制;文氏管洗涤器水位控制;文氏管洗涤器煤气差压控制;文氏管洗涤器喉口差压控制?#36824;收?#25253;警处理等。
DPU9:进行用于热风炉系统换炉控制设备运行状态数据采集?#32479;?#27493;处理;排压阀、充压阀、烟道阀、冷风阀、热风阀、高炉
煤气燃烧阀、高炉煤气切断阀、高炉煤气吹扫阀、助燃空气燃烧阀、燃烧煤气放散阀、排压主阀、烟气旁通阀、烟气切断阀、预热空气切断阀、助燃空气旁通阀、预热煤气切断阀、高炉煤气旁通阀、热风放散阀、助燃风机等设备的运转控制;送风方式控制?#25442;?#28809;控制;设备?#25910;?#25253;警处理等。
DPU10:进行热风炉系统燃烧控制温度、压力、流量数据采集?#32479;?#27493;处理;燃烧控制;送风温度控制?#36824;收?#25253;警处理等。
DPU11:为TRT预留。
DPU12:进行两个系列喷吹煤粉的制备系统设备运行状态数据采集?#32479;?#27493;处理;磨煤机、给煤机、密封风机、助燃风机、煤粉风机、烟道阀、干燥炉放散阀、煤粉输送机等设备的运转控制;设备?#25910;?#25253;警处理等。
DPU13:进行两个系列喷吹煤粉温度、压力、流量、称重数据采集?#32479;?#27493;处理;总管及喷吹量控制;支管及喷吹量控制;总喷煤速率控制?#36824;收?#25253;警处理等。
DPU14:进行北水渣及北出铁场系统设备运行状态、温度、液位、流量、称重数据采集?#32479;?#27493;处理;转鼓过滤器、炉渣输送皮带机、粒化泵、粒化水循环泵、底流泵、加压泵、摆动溜槽、冲制阀、集水槽回水阀、成品槽水清洗阀、气控管路阀、事故阀等设备的运转控制;出渣方式控制;转鼓调速控制;水渣设施运行程序控制;设备?#25910;?#25253;警处理等。
DPU15:进行南水渣及南出铁场系统设备运行状态、温度、液位、流量、称重数据采集?#32479;?#27493;处理;转鼓过滤器、炉渣输送皮带机、粒化泵、粒化水循环泵、底流泵、加压泵、摆动溜槽、冲制阀、集水槽回水阀、成品槽水清洗阀、气控管路阀、事故阀等设备的运转控制;出渣方式控制;转鼓调速控制;水渣设施运行程序控制;设备?#25910;?#25253;警处理等。


5 软件编制
软件编制在工程师站上进行。编制完成的程序通过工程师站分别下装到控制站和操作站中。由于数据库是控制系统的核?#27169;?#36719;件编制开始前必须先完成数据库的定义。只有在数据
来源:网络整理
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