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(chē)間自動(dòng)化控制中的應(yīng)用內(nèi)容提要：xx冷燒工程為新建兩臺(tái)265m2燒結(jié)機(jī)，年產(chǎn)燒結(jié)礦490萬(wàn)噸?？刂朴?jì)算機(jī)采用的是TDC3000集散控制系統(tǒng)（DCS）。 這個(gè)控制系統(tǒng)是從美國(guó)霍尼韋爾（HONEYWELL）公司引進(jìn)的一套裝置，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠所有工藝設(shè)備的電氣聯(lián)鎖控制和過(guò)程控制。其中電氣聯(lián)鎖控制采用邏輯管理站（LM）來(lái)實(shí)現(xiàn)；過(guò)程控制采用先進(jìn)過(guò)程管理站（APM）來(lái)實(shí)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(guò)LCN網(wǎng)和UCN網(wǎng)與邏輯管理站（LM）和先進(jìn)過(guò)程管理站（APM）連結(jié)，并通過(guò)它們來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠所有工藝設(shè)備的控制和監(jiān)視。

2、經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和2002年以來(lái)的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行證明，這個(gè)控制系統(tǒng)硬件配置合理,軟件設(shè)計(jì)方便、靈活、易于操作。實(shí)現(xiàn)了全廠分區(qū)集中操作，自動(dòng)控制。操作通過(guò)專(zhuān)用鍵盤(pán)、球標(biāo)或觸摸屏等，按照規(guī)定的操作權(quán)限實(shí)現(xiàn)具體操作和數(shù)據(jù)的輸入修改。顯示通過(guò)CRT監(jiān)視器，對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視。顯示畫(huà)面包括： 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，工藝流程畫(huà)面，組回路顯示畫(huà)面，趨勢(shì)畫(huà)面，報(bào)警畫(huà)面等。報(bào)警功能：報(bào)警信號(hào)按優(yōu)先級(jí)處理，處理方式包括：窗口顯示，列表，音響輸出，報(bào)警確認(rèn)等。打印功能：能夠打印輸出各種生產(chǎn)報(bào)表及報(bào)警記錄等。到目前為止，這個(gè)系統(tǒng)運(yùn)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(dòng)化水平方面，一直發(fā)揮著重要作用。一、 系統(tǒng)簡(jiǎn)介由美國(guó)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(gè)部分組成:1. 局部控制網(wǎng)絡(luò) 簡(jiǎn)稱(chēng)LCN網(wǎng)(Local Control Network)。它是構(gòu)成TDC3000控制系統(tǒng)的基本框架，通過(guò)局部控制網(wǎng)絡(luò)LCN將各種LCN模件連接起來(lái)。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(gè)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(gè)萬(wàn)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(lái)使用它。操作員用US對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作、監(jiān)視、獲取實(shí)時(shí)報(bào)警信息和對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行

4、處理。隨時(shí)掌握生產(chǎn)過(guò)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(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)、建立用戶(hù)工藝流程畫(huà)面并設(shè)計(jì)系統(tǒng)報(bào)表。維護(hù)人員用US對(duì)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(chǔ)大批量歷史數(shù)據(jù)，如：過(guò)程報(bào)警、連續(xù)的過(guò)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(cuò)誤等。(3).應(yīng)用模件 AM (Application Module)在應(yīng)用模件AM上可運(yùn)行高級(jí)控制軟件，如：LOOPTUNE控制軟件包等。當(dāng)在LCN網(wǎng)上連接有多個(gè)UCN網(wǎng)時(shí)，不同UCN網(wǎng)之間的通訊可在AM上來(lái)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(lái)。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(kù)組態(tài)，存儲(chǔ)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(jiǎn)稱(chēng)UCN網(wǎng)(Universal Control Network)UCN網(wǎng)是一種高速、高可靠性的過(guò)程控制網(wǎng)，速度達(dá)到5M BIT/S。它可以連接過(guò)程管理站PM、高級(jí)過(guò)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(duì)等通訊（Peer to peer communication）。換言之，這些裝置之間

6、可以相互讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。如前所述，UCN網(wǎng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口模件NIM與LCN網(wǎng)與連接。3. 面向各種現(xiàn)場(chǎng)用電設(shè)備的過(guò)程控制裝置(1).過(guò)程管理站 PM (Process Maneger)過(guò)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(gè)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(gè)可選的智能I/O處理器。另外，獨(dú)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(shí)施的控制功能種類(lèi)、數(shù)量及處理速度，都由用戶(hù)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(chǎng)合也具有運(yùn)算能力。(2).先進(jìn)過(guò)程管理站APM (Advanced Process Man

7、eger)先進(jìn)過(guò)程管理站APM是在過(guò)程管理站PM的基礎(chǔ)之上開(kāi)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(gè)性能先進(jìn)的連接到過(guò)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(chǎng)合。LM的輸入/輸出模塊直接與過(guò)程相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與控制。其多種類(lèi)的輸入/輸出模塊如：數(shù)字量、模擬量、BCD、ASCII碼等，可滿(mǎn)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(guò)LM的遠(yuǎn)程站來(lái)實(shí)現(xiàn)的。遠(yuǎn)程站可以配置在距離LM 3000米的地方，對(duì)于車(chē)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(jiàn)附圖）全廠按照工藝流程分為：原料準(zhǔn)備及運(yùn)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(yùn)輸系統(tǒng)等。共有工藝設(shè)備474臺(tái)，檢測(cè)控制點(diǎn)5596個(gè)，調(diào)節(jié)回路61路。根據(jù)流程特點(diǎn)和車(chē)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(duì)全廠進(jìn)行分區(qū)集中操作。全廠共設(shè)有控制站7個(gè)，分別安裝面向現(xiàn)場(chǎng)用電設(shè)備的過(guò)程控制裝置：過(guò)程管理站APM或邏輯管理站LM。這些控制站分別是：1號(hào)控制站：設(shè)在燃料倉(cāng)庫(kù)，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(hào)控制站：設(shè)在配料室，主要完成各種物料的二次自動(dòng)配料控制及配料混合系統(tǒng)的電氣連鎖控制。3號(hào)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(hào)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(guò)程控制。5號(hào)控制站：設(shè)在2號(hào)冷礦篩分室，主要完成整粒篩分系統(tǒng)的過(guò)程控制和電氣連鎖控制。6號(hào)控制站：設(shè)在原料中轉(zhuǎn)站，完成燒結(jié)原料準(zhǔn)備與運(yùn)輸?shù)碾姎膺B鎖控制。7號(hào)控制站：設(shè)在成品運(yùn)輸系統(tǒng)2號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)站，完成成品礦運(yùn)輸?shù)碾姎膺B鎖控制。三、 主要控制功能應(yīng)用1. 對(duì)于電氣控制而言，主要通過(guò)邏輯管理站LM上的LMM模件(Logicol Maneger Module)實(shí)現(xiàn)LM與US之間的通訊。(1) 通過(guò)在LMM模件上建立各種控制點(diǎn),實(shí)現(xiàn)LM與US之間的通訊?？梢栽贚MM模件

10、上建立的控制點(diǎn)主要有: 模擬量輸入點(diǎn)AI（Analog Input） 模擬量輸出點(diǎn)AO (Analog Output) 數(shù)字量輸入點(diǎn)DI(Digital Input) 數(shù)字量輸出點(diǎn)DO(Digital Output) 旗標(biāo)點(diǎn)（Flag） 通訊點(diǎn)（Linkage） 離散量控制點(diǎn)（Digital Control） 時(shí)間量點(diǎn)（Timer） 數(shù)值量點(diǎn)（Numeric）需要指出的是，上述控制點(diǎn)是建立在LMM模件上，用于US對(duì)LM進(jìn)行操作。這與直接與過(guò)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(jì)中使用的控制點(diǎn)主要有:l Digital Input點(diǎn)用

11、來(lái)采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),事故報(bào)警信息,編制工藝流程畫(huà)面。所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，如電動(dòng)機(jī)運(yùn)行或停止、閥門(mén)開(kāi)或閉、設(shè)備極限位置等，都由Digital Input點(diǎn)來(lái)采集并被用來(lái)編制工藝流程畫(huà)面。l Flag點(diǎn)用來(lái)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(dòng)、停止，生產(chǎn)設(shè)備的選擇等。l Digital Control點(diǎn)用來(lái)在US上直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行操作。如：高壓電動(dòng)機(jī)的遠(yuǎn)方啟動(dòng)、閥門(mén)開(kāi)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(diǎn)用來(lái)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(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)之間

12、相互傳遞各種連鎖信號(hào)；LM與APM之間的通訊用于自動(dòng)化儀表方面的料位信號(hào),報(bào)警信號(hào)等傳遞給電控設(shè)計(jì)；(3) 采用先進(jìn)過(guò)程管理站（APM）所實(shí)現(xiàn)的主要過(guò)程控制功能計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將完成全廠生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)的采集、監(jiān)視、報(bào)警；全廠計(jì)量數(shù)據(jù)的累計(jì)、顯示；所有重要數(shù)據(jù)的歷史記錄、報(bào)表打?。恢饕a(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制等。其中主要控制及計(jì)算項(xiàng)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(diǎn)火爐煤氣壓力控制l 點(diǎn)火爐燃燒控制l 點(diǎn)火爐膛壓力控制l 大煙道溫度控制l 燒透點(diǎn)（BTP）計(jì)算l 返礦平衡控制 (4) 由LM所實(shí)現(xiàn)的主要順控功能l 實(shí)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(shí)起動(dòng)、順料流延時(shí)停車(chē)、緊急停車(chē)、事故聯(lián)鎖停車(chē)等；l 遠(yuǎn)方單機(jī)控制：在前面提到，當(dāng)需要時(shí)可在US上直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行操作。如四臺(tái)高壓環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)的單獨(dú)啟動(dòng)及環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)閥門(mén)的開(kāi)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(shí)控制：潤(rùn)滑裝置的定時(shí)工作、振打裝置的定時(shí)動(dòng)作；l 循環(huán)周期運(yùn)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(shí)間周期循環(huán)運(yùn)行；l 計(jì)時(shí)與計(jì)數(shù)：用來(lái)累計(jì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，累計(jì)按時(shí)間周期循環(huán)運(yùn)行設(shè)備的動(dòng)作次數(shù)等；l 精礦倉(cāng)庫(kù)移動(dòng)漏礦車(chē)自動(dòng)卸料l 配料室移動(dòng)可逆皮帶機(jī)自動(dòng)卸料l 事故報(bào)警系統(tǒng)停車(chē)報(bào)警起動(dòng)失敗報(bào)警閥門(mén)未開(kāi)到位報(bào)警周期運(yùn)行的設(shè)備拒動(dòng)報(bào)警四、 系統(tǒng)規(guī)劃和工廠設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題1. 不同UCN網(wǎng)之間的通訊是在AM上來(lái)完成的，當(dāng)交換信息量較大時(shí)，為增加可靠性，AM應(yīng)考慮冗余。2. 嚴(yán)格按照廠家要求，滿(mǎn)足不同電壓等級(jí)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)