陳豫蓉

(長(zhǎng)沙湘計(jì)自控系統(tǒng)有限公司,湖南長(zhǎng)沙 410007)

一種多功能燒結(jié)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

陳豫蓉

(長(zhǎng)沙湘計(jì)自控系統(tǒng)有限公司,湖南長(zhǎng)沙 410007)

文章提出了一種多功能冶金企業(yè)燒結(jié)礦制造過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其對(duì)于提升我國(guó)冶金企業(yè)燒結(jié)生產(chǎn)效率、燒結(jié)礦的產(chǎn)量與質(zhì)量、降低燒結(jié)成本,提升我國(guó)多功能燒結(jié)控制系統(tǒng)的技術(shù)含量和競(jìng)爭(zhēng)力,推動(dòng)相關(guān)行業(yè)發(fā)展均具有積極意義。

燒結(jié)控制;PROFIBUS-DP;PLC;電子皮帶秤

本文介紹了一種多功能燒結(jié)控制系統(tǒng),通過(guò)采用DCS(Distributed Control System-分散控制系統(tǒng)) +PLC+Data Server的配置方式,由DCS完成燒結(jié)過(guò)程控制,PLC完成燒結(jié)順序控制,Data Server完成生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)管理并與外部數(shù)據(jù)鏈接,最終實(shí)現(xiàn)燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài)監(jiān)視、控制操作和數(shù)據(jù)分析與管理。

1 系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)首先根據(jù)預(yù)期的燒結(jié)礦化學(xué)成分,物理性能和各種原燃料的化學(xué)成分及燒結(jié)機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量,計(jì)算優(yōu)化混合料配比,根據(jù)配比對(duì)配料室各物料的切除量進(jìn)行PID調(diào)節(jié);工業(yè)檢測(cè)儀表采集生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)信息,通過(guò)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)送給PLC,同時(shí)儀表根據(jù)內(nèi)部的控制算法,輸出模擬量或數(shù)據(jù)量控制信息給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng);計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)監(jiān)視燒結(jié)生產(chǎn)全過(guò)程,發(fā)出控制命令給PLC;PLC根據(jù)工業(yè)控制算法輸出控制信息給電氣設(shè)備,直接控制燒結(jié)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)控制混合料濕度、點(diǎn)火溫度、燒透位置和燒透偏差等影響燒結(jié)礦質(zhì)量的因素。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為兩個(gè)層次:信息層和控制層。信息層包括Data Server、操作站以及容錯(cuò)以太網(wǎng),控制層包括DCS、PLC、以及開放的ControlNet網(wǎng)?？刂茖又鞲煽刂凭W(wǎng)以及PLC的RI/O網(wǎng)均采用實(shí)時(shí)控制網(wǎng)ControlNet,兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)質(zhì)量自動(dòng)選擇通訊正常、良好鏈路,且網(wǎng)絡(luò)刷新時(shí)間、數(shù)據(jù)傳送時(shí)間可預(yù)知、有保證,不隨網(wǎng)絡(luò)距離、節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增刪、網(wǎng)絡(luò)通訊量的變化而變化。同時(shí),PLC各子系統(tǒng)中主機(jī)站和I/O站配置各自的ControlNet子網(wǎng),并采用冗余介質(zhì)。系統(tǒng)服務(wù)器采用冗余設(shè)計(jì),工程師站兼熱備服務(wù)器(如圖1所示)。

圖1 燒結(jié)控制系統(tǒng)拓展拓?fù)鋱D

3 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由電氣控制系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成。

3.1 電氣控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要用于對(duì)各燒結(jié)設(shè)備的中央聯(lián)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)、遠(yuǎn)距離單動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)和機(jī)旁運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。具體如下:中央聯(lián)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)控制包括順序啟動(dòng)、一齊啟動(dòng)、順序停止、一齊停止、非常停止、中央聯(lián)動(dòng)設(shè)備的機(jī)旁運(yùn)轉(zhuǎn)控制;遠(yuǎn)距離單動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)控制包括中央控制室遠(yuǎn)距離單獨(dú)控制、機(jī)旁操作箱單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)控制;機(jī)旁運(yùn)轉(zhuǎn)控制指機(jī)旁操作箱運(yùn)轉(zhuǎn)控制。

3.2 儀表控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)可對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、混合料、成品、鋪底料、返礦電子秤計(jì)量數(shù)據(jù)、配料秤計(jì)量數(shù)據(jù)、各料槽料位、燒結(jié)機(jī)與冷卻機(jī)臺(tái)車速度、流量、溫度、壓力、料位、水份等過(guò)程量進(jìn)行測(cè)量,并在監(jiān)控界面上顯示相關(guān)數(shù)據(jù),生成實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控曲線,定時(shí)保存的數(shù)據(jù)生成歷史曲線;此外,該系統(tǒng)還具有運(yùn)轉(zhuǎn)故障處理與報(bào)警的功能,能自動(dòng)實(shí)時(shí)記錄故障發(fā)生與確認(rèn)時(shí)間,以便于查詢與分析。

3.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

3.3.1 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)由6個(gè)操作員站、1個(gè)工程師站與1臺(tái)服務(wù)器組成Ethernet網(wǎng),所有操作員站與工程師站通過(guò)Ethernet網(wǎng)與服務(wù)器交換數(shù)據(jù),可以監(jiān)控所有設(shè)備的運(yùn)行;打印機(jī)與服務(wù)器相連,操作員站與工程師站可共享打印;工程師站作為服務(wù)器的熱備設(shè)備,當(dāng)服務(wù)器脫機(jī)時(shí),自動(dòng)切換到工程師站兼服務(wù)器工作模式,完成與各PLC站之間的數(shù)據(jù)交換功能;當(dāng)服務(wù)器聯(lián)入后,自動(dòng)切換到工程師站模式;服務(wù)器與各PLC站組成ControlNet雙網(wǎng),當(dāng)工作網(wǎng)絡(luò)故障時(shí),自動(dòng)切換到另一網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

3.3.2 PLC監(jiān)控系統(tǒng)

PLC監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)包括:(1)冗余可靠的控制網(wǎng)絡(luò);(2)分布式I/O,各PLC站上CPU可以通過(guò)ControlNet網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)任意I/O點(diǎn);(3)燒冷系統(tǒng)“電控”與“儀控”分開,確?？刂乒δ茼樌麑?shí)現(xiàn);(4)按工藝系統(tǒng)進(jìn)行PLC站配置,保證各工藝子系統(tǒng)不相互影響;(5)網(wǎng)絡(luò)通訊速率高。

工業(yè)PC機(jī)包括兩臺(tái)監(jiān)控站(主控站和熱備站),均采用西門子工控機(jī)。兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通信,并通過(guò)以太網(wǎng)將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳給企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的相應(yīng)管理者。兩臺(tái)監(jiān)控站之間采用冗余結(jié)構(gòu),這樣,可以指定一臺(tái)機(jī)器為主機(jī),另一臺(tái)機(jī)器為從機(jī),從機(jī)與主機(jī)同步保存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí),從機(jī)作為監(jiān)視站,主機(jī)作為控制站。當(dāng)兩臺(tái)監(jiān)控站的一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí),另一臺(tái)接管所有的工作,這樣,極大地方便了操作人員對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控,同時(shí)有效提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。并留有與上位計(jì)算機(jī)的通訊接口。

4 稱重儀表

本系統(tǒng)采用了多功能、高精度、網(wǎng)絡(luò)型的新一代動(dòng)態(tài)稱重顯示控制智能儀表WPC-3000稱重顯示控制儀表。該儀表元器件全部選用低功耗(3 V)、工業(yè)級(jí)芯片(-40～82℃),利用微電子技術(shù),線路板芯片采用SMT貼片工藝,縮小體積,減輕重量;采用全中文圖形化界面設(shè)計(jì),除常規(guī)顯示累積量、流量、帶速、目標(biāo)值及各類參數(shù)外,還可動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前參數(shù)的趨勢(shì)曲線、模擬圖畫面、運(yùn)行狀況棒狀圖、過(guò)程信息等;采用動(dòng)態(tài)積分分離型PID算法與模糊PID控制理論,使控制過(guò)程快速高效,控制精度為0.125%,支持多種總線(工控以太網(wǎng)、RS485、RS422、CAN、PROFIBUS、LONWORKS)組成集散式或分布式控制系統(tǒng),系統(tǒng)除了通過(guò)傳統(tǒng)電流信號(hào)連接外,還可通過(guò)CAN、PROFIBUS-DP總線直接與PLC相連;整個(gè)外殼采用電磁屏蔽性能好的鋁合金,提高抗干擾能力。該儀表的應(yīng)用使稱量更準(zhǔn)確,提高了燒結(jié)料配比的準(zhǔn)確性,為提高燒結(jié)礦質(zhì)量提供了充分保證。

5 結(jié)束語(yǔ)

2010年投入試用以來(lái)的運(yùn)行實(shí)踐證明,本系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、性價(jià)比高,明顯地提高了燒結(jié)礦合格率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。滿足各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)及控制精度要求,具有良好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 王海濤,蔣德云,李照霞,等.基于OCMJ4X12B液晶顯示模塊的稱重顯示控制器[J].包裝與食品機(jī)械,2008,(1):32-35.

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[3] 從宏壽,葛蘆生.馬鋼二燒結(jié)配料計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[J].冶金自控化,2003,27(3):31-33.

Abstract:It provides a design of multi-function control system for sinter manufacture process in metallurgy enterprises.The system can be used to promote production efficiency,output quantity and quality aof sinter,and lower cost,which is meaningful to promote domestic technology level of sinter control system and competitive power,and push forward related industry development.

Key words:sinter control;PROFIBUS-DP;PLC;electronic belt weigher

A Design of Multi-Function Sinter Control System

CHEN Yu-rong

(Changsha Xiangji A utomation Control System Ltd.,Changsha410007,China)

TD464

A

1003-5540(2011)03-0068-03

2011-04-12

陳豫蓉(1970-),女,工程師,主要從事計(jì)算機(jī)技術(shù)研究工作。