集散控制系統(tǒng)在燒結(jié)廠的應(yīng)用

1、TDC3000集散控制系統(tǒng)在xx冷燒車間自動化控制中的應(yīng)用內(nèi)容提要：xx冷燒工程為新建兩臺265m2燒結(jié)機(jī)，年產(chǎn)燒結(jié)礦490萬噸。控制計算機(jī)采用的是TDC3000集散控制系統(tǒng)（DCS）。 這個控制系統(tǒng)是從美國霍尼韋爾（HONEYWELL）公司引進(jìn)的一套裝置，用來實現(xiàn)對全廠所有工藝設(shè)備的電氣聯(lián)鎖控制和過程控制。其中電氣聯(lián)鎖控制采用邏輯管理站（LM）來實現(xiàn)；過程控制采用先進(jìn)過程管理站（APM）來實現(xiàn)。在燒結(jié)室，配料室和中轉(zhuǎn)站分別設(shè)有主控制室，各控制室中安裝的人機(jī)接口裝置（US）通過LCN網(wǎng)和UCN網(wǎng)與邏輯管理站（LM）和先進(jìn)過程管理站（APM）連結(jié)，并通過它們來實現(xiàn)對全廠所有工藝設(shè)備的控制和監(jiān)視。

2、經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試和2002年以來的實際生產(chǎn)運行證明，這個控制系統(tǒng)硬件配置合理,軟件設(shè)計方便、靈活、易于操作。實現(xiàn)了全廠分區(qū)集中操作，自動控制。操作通過專用鍵盤、球標(biāo)或觸摸屏等，按照規(guī)定的操作權(quán)限實現(xiàn)具體操作和數(shù)據(jù)的輸入修改。顯示通過CRT監(jiān)視器，對生產(chǎn)全過程進(jìn)行監(jiān)視。顯示畫面包括： 設(shè)備運行狀態(tài)，工藝流程畫面，組回路顯示畫面，趨勢畫面，報警畫面等。報警功能：報警信號按優(yōu)先級處理，處理方式包括：窗口顯示，列表，音響輸出，報警確認(rèn)等。打印功能：能夠打印輸出各種生產(chǎn)報表及報警記錄等。到目前為止，這個系統(tǒng)運行穩(wěn)定。在保證高效、穩(wěn)定生產(chǎn)和提高燒結(jié)控制自動化水平方面，一直發(fā)揮著重要作用。一、 系統(tǒng)簡介由美國霍尼

3、韋爾(HONEYWELL)公司生產(chǎn)的TDC3000集散控制系統(tǒng)（DCS）主要由以下幾個部分組成:1. 局部控制網(wǎng)絡(luò) 簡稱LCN網(wǎng)(Local Control Network)。它是構(gòu)成TDC3000控制系統(tǒng)的基本框架，通過局部控制網(wǎng)絡(luò)LCN將各種LCN模件連接起來。LCN模件主要有如下幾種：(1).通用控制站 US (Universal Station)這是TDC3000的主要人機(jī)接口裝置。它可以顯示整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，包括LCN模件中的和UCN網(wǎng)上設(shè)備中的。作為一個萬能窗口，操作員、系統(tǒng)工程師或維護(hù)人員都可以根據(jù)不同需要來使用它。操作員用US對系統(tǒng)進(jìn)行操作、監(jiān)視、獲取實時報警信息和對報警信息進(jìn)行

4、處理。隨時掌握生產(chǎn)過程工藝參數(shù)和工況。系統(tǒng)工程師用US完成網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、建立過程數(shù)據(jù)庫、建立用戶工藝流程畫面并設(shè)計系統(tǒng)報表。維護(hù)人員用US對系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，顯示診斷中出現(xiàn)的各種信息。(2).歷史模件 HM (History Module)歷史模件HM可存儲大批量歷史數(shù)據(jù)，如：過程報警、連續(xù)的過程數(shù)據(jù)、操作員操作記錄、系統(tǒng)狀態(tài)變化和系統(tǒng)錯誤等。(3).應(yīng)用模件 AM (Application Module)在應(yīng)用模件AM上可運行高級控制軟件，如：LOOPTUNE控制軟件包等。當(dāng)在LCN網(wǎng)上連接有多個UCN網(wǎng)時，不同UCN網(wǎng)之間的通訊可在AM上來完成。(4).網(wǎng)絡(luò)接口模件 NIM (Network

5、Interface Module)網(wǎng)絡(luò)接口模件NIM將LCN網(wǎng)與UCN網(wǎng)連接起來。它的主要功能有：完成LCN網(wǎng)與UCN網(wǎng)之間通訊的必要轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)經(jīng)NIM從UCN上傳到LCN上相應(yīng)的模件；在US上完成的數(shù)據(jù)庫組態(tài)，存儲在歷史模件HM中，經(jīng)NIM下裝到UCN網(wǎng)上相應(yīng)的裝置中去；2通用控制網(wǎng)絡(luò) 簡稱UCN網(wǎng)(Universal Control Network)UCN網(wǎng)是一種高速、高可靠性的過程控制網(wǎng)，速度達(dá)到5M BIT/S。它可以連接過程管理站PM、高級過程管理站APM和邏輯管理站LM，并支持上述這些管理站之間的對等通訊（Peer to peer communication）。換言之，這些裝置之間

6、可以相互讀寫數(shù)據(jù)。如前所述，UCN網(wǎng)通過網(wǎng)絡(luò)接口模件NIM與LCN網(wǎng)與連接。3. 面向各種現(xiàn)場用電設(shè)備的過程控制裝置(1).過程管理站 PM (Process Maneger)過程管理站PM是一種性能靈活、功能齊全的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)控制裝置。它由一個能完成調(diào)節(jié)、邏輯、順序功能控制處理器組成，并帶有多達(dá)40個可選的智能I/O處理器。另外，獨立的通訊與I/O接口處理器確保了到PM的高速信息交換。所要實施的控制功能種類、數(shù)量及處理速度，都由用戶組態(tài)。PM與智能變換器完全融合，并支持雙向數(shù)字通訊。在需要連續(xù)控制的場合也具有運算能力。(2).先進(jìn)過程管理站APM (Advanced Process Man

7、eger)先進(jìn)過程管理站APM是在過程管理站PM的基礎(chǔ)之上開發(fā)的，具有增強(qiáng)功能。(3).邏輯管理站(Logicol Maneger)邏輯管理站LM是一個性能先進(jìn)的連接到過程的控制器?？蓮V泛用于快速邏輯控制、順序控制、連鎖控制及離散控制等場合。LM的輸入/輸出模塊直接與過程相聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與控制。其多種類的輸入/輸出模塊如：數(shù)字量、模擬量、BCD、ASCII碼等，可滿足各種不同需求。邏輯管理站LM具有遠(yuǎn)程控制功能，這是通過LM的遠(yuǎn)程站來實現(xiàn)的。遠(yuǎn)程站可以配置在距離LM 3000米的地方，對于車間較多并且相距較遠(yuǎn)的工廠（如燒結(jié)廠），采用遠(yuǎn)程站的配置方式可以節(jié)省大量的配線電纜，節(jié)省工程投資。二、

8、 控制系統(tǒng)構(gòu)成（見附圖）全廠按照工藝流程分為：原料準(zhǔn)備及運輸系統(tǒng)；配料系統(tǒng)；燒結(jié)系統(tǒng)；冷礦篩分系統(tǒng)；成品運輸系統(tǒng)等。共有工藝設(shè)備474臺，檢測控制點5596個，調(diào)節(jié)回路61路。根據(jù)流程特點和車間分布，在燒結(jié)室，配料室和原料區(qū)的中轉(zhuǎn)站分別設(shè)置裝有通用控制站US的主控制室，對全廠進(jìn)行分區(qū)集中操作。全廠共設(shè)有控制站7個，分別安裝面向現(xiàn)場用電設(shè)備的過程控制裝置：過程管理站APM或邏輯管理站LM。這些控制站分別是：1號控制站：設(shè)在燃料倉庫，主要完成燃料、熔劑破碎篩分系統(tǒng)的電氣連鎖控制和燃料礦槽的料位控制。2號控制站：設(shè)在配料室，主要完成各種物料的二次自動配料控制及配料混合系統(tǒng)的電氣連鎖控制。3號控制站：

9、設(shè)在燒結(jié)室0.00米平面，主要完成燒結(jié)機(jī)、環(huán)冷機(jī)系統(tǒng)的電氣連鎖控制。4號控制站：設(shè)在燒結(jié)室18.50米平面，主要完成燒結(jié)機(jī)、環(huán)冷機(jī)系統(tǒng)的過程控制。5號控制站：設(shè)在2號冷礦篩分室，主要完成整粒篩分系統(tǒng)的過程控制和電氣連鎖控制。6號控制站：設(shè)在原料中轉(zhuǎn)站，完成燒結(jié)原料準(zhǔn)備與運輸?shù)碾姎膺B鎖控制。7號控制站：設(shè)在成品運輸系統(tǒng)2號轉(zhuǎn)運站，完成成品礦運輸?shù)碾姎膺B鎖控制。三、 主要控制功能應(yīng)用1. 對于電氣控制而言，主要通過邏輯管理站LM上的LMM模件(Logicol Maneger Module)實現(xiàn)LM與US之間的通訊。(1) 通過在LMM模件上建立各種控制點,實現(xiàn)LM與US之間的通訊?？梢栽贚MM模件

10、上建立的控制點主要有: 模擬量輸入點AI（Analog Input） 模擬量輸出點AO (Analog Output) 數(shù)字量輸入點DI(Digital Input) 數(shù)字量輸出點DO(Digital Output) 旗標(biāo)點（Flag） 通訊點（Linkage） 離散量控制點（Digital Control） 時間量點（Timer） 數(shù)值量點（Numeric）需要指出的是，上述控制點是建立在LMM模件上，用于US對LM進(jìn)行操作。這與直接與過程相聯(lián)的數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊是不同的概念。 (2) 結(jié)合燒結(jié)工程控制要求,設(shè)計中使用的控制點主要有:l Digital Input點用

11、來采集設(shè)備運行狀態(tài),事故報警信息,編制工藝流程畫面。所有現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)，如電動機(jī)運行或停止、閥門開或閉、設(shè)備極限位置等，都由Digital Input點來采集并被用來編制工藝流程畫面。l Flag點用來從US上向LM發(fā)送控制、操作、選擇指令。這些指令包括：生產(chǎn)工藝流程的啟動、停止，生產(chǎn)設(shè)備的選擇等。l Digital Control點用來在US上直接對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行操作。如：高壓電動機(jī)的遠(yuǎn)方啟動、閥門開閉、翻板位置的切換、可逆膠帶機(jī)正反轉(zhuǎn)切換，等等。l Linkage點用來進(jìn)行LM與LM、LM與APM之間的通訊，即所謂PEER TO PEER通訊。其中，LM與LM之間的通訊用于各個生產(chǎn)系統(tǒng)之間

12、相互傳遞各種連鎖信號；LM與APM之間的通訊用于自動化儀表方面的料位信號,報警信號等傳遞給電控設(shè)計；(3) 采用先進(jìn)過程管理站（APM）所實現(xiàn)的主要過程控制功能計算機(jī)控制系統(tǒng)將完成全廠生產(chǎn)過程參數(shù)的采集、監(jiān)視、報警；全廠計量數(shù)據(jù)的累計、顯示；所有重要數(shù)據(jù)的歷史記錄、報表打?。恢饕a(chǎn)過程的自動控制等。其中主要控制及計算項目如下：l 混合料配比控制l 一、二次混合添加水控制l 混合料槽料位控制l 鋪底料槽料位控制l 點火爐煤氣壓力控制l 點火爐燃燒控制l 點火爐膛壓力控制l 大煙道溫度控制l 燒透點（BTP）計算l 返礦平衡控制 (4) 由LM所實現(xiàn)的主要順控功能l 實現(xiàn)電氣聯(lián)鎖控制：這是電氣控

13、制的主要內(nèi)容之一，包括逆料流延時起動、順料流延時停車、緊急停車、事故聯(lián)鎖停車等；l 遠(yuǎn)方單機(jī)控制：在前面提到，當(dāng)需要時可在US上直接對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行操作。如四臺高壓環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)的單獨啟動及環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)閥門的開閉、翻板位置的切換、可逆膠帶機(jī)打反轉(zhuǎn)，工作設(shè)備與備用設(shè)備的在線切換等等。l 定時控制：潤滑裝置的定時工作、振打裝置的定時動作；l 循環(huán)周期運行控制：環(huán)冷機(jī)雙層卸灰閥與燒結(jié)機(jī)雙層卸灰閥均是按一定的時間周期循環(huán)運行；l 計時與計數(shù)：用來累計設(shè)備運行時間，累計按時間周期循環(huán)運行設(shè)備的動作次數(shù)等；l 精礦倉庫移動漏礦車自動卸料l 配料室移動可逆皮帶機(jī)自動卸料l 事故報警系統(tǒng)停車報警起動失敗報警閥門未開到位報警周期運行的設(shè)備拒動報警四、 系統(tǒng)規(guī)劃和工廠設(shè)計應(yīng)注意的問題1. 不同UCN網(wǎng)之間的通訊是在AM上來完成的，當(dāng)交換信息量較大時，為增加可靠性，AM應(yīng)考慮冗余。2. 嚴(yán)格按照廠家要求，滿足不同電壓等級的電纜與光纖電纜、同軸電纜及雙絞線之間的敷設(shè)距離。當(dāng)現(xiàn)