一種多功能燒結控制系統的設計

陳豫蓉

(長沙湘計自控系統有限公司,湖南長沙 410007)

一種多功能燒結控制系統的設計

陳豫蓉

(長沙湘計自控系統有限公司,湖南長沙 410007)

文章提出了一種多功能冶金企業燒結礦制造過程控制系統的設計。其對于提升我國冶金企業燒結生產效率、燒結礦的產量與質量、降低燒結成本,提升我國多功能燒結控制系統的技術含量和競爭力,推動相關行業發展均具有積極意義。

燒結控制;PROFIBUS-DP;PLC;電子皮帶秤

本文介紹了一種多功能燒結控制系統,通過采用DCS(Distributed Control System-分散控制系統) +PLC+Data Server的配置方式,由DCS完成燒結過程控制,PLC完成燒結順序控制,Data Server完成生產過程的數據管理并與外部數據鏈接,最終實現燒結生產過程的狀態監視、控制操作和數據分析與管理。

1 系統工作原理

系統首先根據預期的燒結礦化學成分,物理性能和各種原燃料的化學成分及燒結機臺時產量,計算優化混合料配比,根據配比對配料室各物料的切除量進行PID調節;工業檢測儀表采集生產過程的數據信息,通過PROFIBUS-DP網絡送給PLC,同時儀表根據內部的控制算法,輸出模擬量或數據量控制信息給計算機控制系統;計算機控制系統監視燒結生產全過程,發出控制命令給PLC;PLC根據工業控制算法輸出控制信息給電氣設備,直接控制燒結生產現場執行設備的運轉,同時控制混合料濕度、點火溫度、燒透位置和燒透偏差等影響燒結礦質量的因素。

2 系統結構

系統分為兩個層次:信息層和控制層。信息層包括Data Server、操作站以及容錯以太網,控制層包括DCS、PLC、以及開放的ControlNet網。控制層主干控制網以及PLC的RI/O網均采用實時控制網ControlNet,兩個網絡之間能夠根據網絡信號質量自動選擇通訊正常、良好鏈路,且網絡刷新時間、數據傳送時間可預知、有保證,不隨網絡距離、節點數量的增刪、網絡通訊量的變化而變化。同時,PLC各子系統中主機站和I/O站配置各自的ControlNet子網,并采用冗余介質。系統服務器采用冗余設計,工程師站兼熱備服務器(如圖1所示)。

圖1 燒結控制系統拓展拓撲圖

3 系統組成

系統由電氣控制系統、儀表控制系統、計算機控制系統組成。

3.1 電氣控制系統

該系統主要用于對各燒結設備的中央聯動運轉、遠距離單動運轉和機旁運轉進行控制。具體如下:中央聯動運轉控制包括順序啟動、一齊啟動、順序停止、一齊停止、非常停止、中央聯動設備的機旁運轉控制;遠距離單動運轉控制包括中央控制室遠距離單獨控制、機旁操作箱單獨運轉控制;機旁運轉控制指機旁操作箱運轉控制。

3.2 儀表控制系統

該系統可對設備的運行狀態、混合料、成品、鋪底料、返礦電子秤計量數據、配料秤計量數據、各料槽料位、燒結機與冷卻機臺車速度、流量、溫度、壓力、料位、水份等過程量進行測量,并在監控界面上顯示相關數據,生成實時動態監控曲線,定時保存的數據生成歷史曲線;此外,該系統還具有運轉故障處理與報警的功能,能自動實時記錄故障發生與確認時間,以便于查詢與分析。

3.3 計算機控制系統

3.3.1 上位機監控系統

系統由6個操作員站、1個工程師站與1臺服務器組成Ethernet網,所有操作員站與工程師站通過Ethernet網與服務器交換數據,可以監控所有設備的運行;打印機與服務器相連,操作員站與工程師站可共享打印;工程師站作為服務器的熱備設備,當服務器脫機時,自動切換到工程師站兼服務器工作模式,完成與各PLC站之間的數據交換功能;當服務器聯入后,自動切換到工程師站模式;服務器與各PLC站組成ControlNet雙網,當工作網絡故障時,自動切換到另一網絡進行數據通信。

3.3.2 PLC監控系統

PLC監控系統的主要特點包括:(1)冗余可靠的控制網絡;(2)分布式I/O,各PLC站上CPU可以通過ControlNet網絡訪問任意I/O點;(3)燒冷系統“電控”與“儀控”分開,確保控制功能順利實現;(4)按工藝系統進行PLC站配置,保證各工藝子系統不相互影響;(5)網絡通訊速率高。

工業PC機包括兩臺監控站(主控站和熱備站),均采用西門子工控機。兩臺計算機之間通過以太網進行通信,并通過以太網將監控數據上傳給企業內部網絡上的相應管理者。兩臺監控站之間采用冗余結構,這樣,可以指定一臺機器為主機,另一臺機器為從機,從機與主機同步保存實時數據。當系統正常工作時,從機作為監視站,主機作為控制站。當兩臺監控站的一臺出現故障時,另一臺接管所有的工作,這樣,極大地方便了操作人員對系統的監控,同時有效提高了整個系統的可靠性。并留有與上位計算機的通訊接口。

4 稱重儀表

本系統采用了多功能、高精度、網絡型的新一代動態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)、工業級芯片(-40～82℃),利用微電子技術,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計,除常規顯示累積量、流量、帶速、目標值及各類參數外,還可動態實時顯示當前參數的趨勢曲線、模擬圖畫面、運行狀況棒狀圖、過程信息等;采用動態積分分離型PID算法與模糊PID控制理論,使控制過程快速高效,控制精度為0.125%,支持多種總線(工控以太網、RS485、RS422、CAN、PROFIBUS、LONWORKS)組成集散式或分布式控制系統,系統除了通過傳統電流信號連接外,還可通過CAN、PROFIBUS-DP總線直接與PLC相連;整個外殼采用電磁屏蔽性能好的鋁合金,提高抗干擾能力。該儀表的應用使稱量更準確,提高了燒結料配比的準確性,為提高燒結礦質量提供了充分保證。

5 結束語

2010年投入試用以來的運行實踐證明,本系統穩定可靠、性價比高,明顯地提高了燒結礦合格率和勞動生產率。滿足各項經濟技術指標及控制精度要求,具有良好的社會及經濟效益。

[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].包裝與食品機械,2008,(1):32-35.

[2] 張昌平.燒結生產過程配料稱重與濕度控制系統的設計與應用研究[A].胡建新,陳小華,宋瑛,等.中國優秀碩士學位論文全文數據庫[C].長沙:中南大學,2007.7.

[3] 從宏壽,葛蘆生.馬鋼二燒結配料計算機控制系統[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,主要從事計算機技術研究工作。