dcs的实际应用举例

.D C S 在加热炉自动控制系统中的应用

加热炉作为钢铁工业轧钢生产线的关键设备和能耗设备,在轧钢生产中占有十分重要的地位,它的生产任务是按轧机的轧制节奏将钢材加热到工艺要求的温度水平和加热质量,并且在优质高产的前提下,尽可能地降低燃料消耗,减少氧化和烧损,为了实现高效节能、减少污染的目标,轧钢加热炉将向自动化和计算机控制方向进一步发展。

加热炉控制系统主要包含炉膛温度控制系统、压力控制系统、热风放散,烟道温度控制,燃烧安全装置,以及助燃风机的启动及保护控制等。加热炉自动化控制系统就是保证轧钢生产过程的连续性和实时监控性,提高钢坯的塑性,降低变形抗力,以满足轧制工艺的要求。

加热炉自动化控制系统具有组成设备多、位置分散、设备间联锁关系强、设备运行环境恶劣、安全性可靠性要求高等方面特点,基于和利时公司HOLLiAS DCS的加热炉控制系统,在考虑轧钢生产特点和要求的基础上,充分利用了

HOLLiAS DCS可靠性高、性能优异、功能丰富、扩展性好、易于使用等方面的优势。系统硬件组成

加热炉控制是集机械、电气控制和计算机应用为一体的技术,采用以和利时公司HOLLiAS DCS为核心的,集中与分散相

结合的自动化控制系统,系统由1个中央控制室和炉膛温度控制系统、压力控制系统、热风放散,烟道温度控制,燃烧安全装置,以及助燃风机的启动及保护控制等控制站组成,通过高速100Mbps光纤工业以太网进行数据通信。

为保证各工艺过程的安全运行,各控制站采用冗余系统,支持电源冗余、CPU冗余、总线冗余,所有模块均支持带电插拔,使系统的安全性、可靠性大大提高。

(1) 通信网络

整个自动化系统由二级控制系统和二层通讯网络构成。保证系统的完整性、合理性、确保系统自动运行。

工业以太网:加热炉的控制站都可以独立完成各自的任务,根据生产工艺的需要,将各自独立的控制站、操作站与中央控制室的操作站和工程师站之间采用高速工业以太网,做到资源共享,互调数据、画面等,构成完整的过程监控系统,通信速率为100Mbps,传输介质为光纤。PROFIBUS-DP现场总线:各控制站PLC主站与各自的远程I/O站通过PROFIBUS-DP现场总线进行数据通信,通信速率为1. 5Mbps,传输介质为屏蔽双绞线。

(2) 操作方式。

全线操作系统由操作站、操作台构成。操作站实现集中手动、自动控制,主要用于工艺和电气参数的设定、运行方式的选择、开炉前后的一般操作,包括自动、软手动实现现场各电控设备的控制。操作台主要用于手动操作和在自动方式下实施人工干预。

系统软件结构

采用Client/Server体系结构,控制管理网络采用两层结构,星型连接,控制网络双冗余配置。控制网络和管理网络的分离有利于将交换机设备故障风险分散,同时大大减少了数据处理量和网络上的拥塞。远程控制站采用100M以太光纤连入系统,采用HOLLiAS MACS系统作为监控软件平台,其中:ConMaker部分完成算法的组态与下装,而PlantView完成人机监控和与控制器的通信;每个ConMaker工程用于单个I/O控制站的控制方案,共有28个ConMaker

工程对应28个I/O控制

站;PlantView工程用于建立通信连接及人机交互界面,安装在工程师站和操作员站上,用于实现人员对生产过程的实时监控。

实现的控制功能

系统是一个集顺序控制、过程控制、数据采集、工况监视、数据管理为一体的计算机控制管理系统。对电动机、阀门等以及成套机电设备的开关量控制,包括分组联锁起动、分组联锁关机、组内自动联锁控制、组内单步联锁控制、系统单步调试;过程控制数据的采集和处理(包括开关量和模拟量);完善的报警功能。开关量和模拟量报警的显示、确认、记录和打印;动态显示工艺流程图画面,各画面之间可以自由切换;历史曲线图、实时曲线图、电气仪表图和棒形图显示和打印。

按照功能和结构划分,加热炉系统分为:炉膛温度控制系统、压力控制系统、热风放散,烟道温度控制,燃烧安全装置,以及助燃风机的启动及保护控制等系统。下面分别介绍每个部分的控制功能。

(1)炉膛温度控制系统。

炉膛温度控制是加热炉所有控制中最重要的控制系统之一,加热炉是为轧机加热荒管,而轧机轧制荒管时,有一个最佳轧制温度区间,因此,控制炉膛温度稳定在某一设定值,使荒管在炉内均匀受热,使其温度正好处于最佳轧制温度区间内。

(2)压力控制系统。

为稳定燃烧及防止开启炉门时冷风灌入炉内或者向炉外喷火,系统设定炉内压力在0～20Pa微正压状态,在工程师站上设定炉压控制值,DCS通过控制烟道和引风机前的调节蝶阀开度来自动跟踪设定值,保证炉压始终处于设定范围内。

(3)热风放散系统。

为保护换热器及保持加热炉工况所需的最小风量采用热风放散控制方案热风总管设置热电温度检测。正常工作时热风放散阀处于全关状态热风温度高于设定值时自动进入调节放散状态,保持热风温度稳定,当燃烧空气总量少于一定值时进行热风放散,放散阀打开,故障时热风放散阀自动全开。

(4)烟道温度控制。

烟道温度控制涉及设备的安全,烟气主要用作调节炉膛压力和蓄热体蓄热能力的衡量,烟道温度过高,会烧坏阀门等非耐热部件,烟道温度过低,说明蓄热效果差,达不到节能的目的,因此需要对排烟温度进行控制。

(5)燃烧安全装置。

各种介质的压力用变送器检测,当检测压力异常时进行声光报警,必要时进行燃烧切断

自动化102

陈璐

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