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宣钢六号高炉大修后自控系统综述

--宣钢六号高炉大修后自控系统综述

供稿:zxxzxxzxx 2008/12/24 0:00:00

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  • 关键词: 编码器 电机 伺服
  • 摘要:本文详细阐述了Industrial IT自动控制系统在宣钢六号高炉炼铁生产中的成功应用,着重介绍了系统的硬件配置、网络通讯及其实现功能。体现了该系统结构合理、功能完善、性能稳定可靠、控制精度高等特性,从而满足生产需求。


摘要:本文详细阐述了Industrial IT自动控制系统在宣钢六号高炉炼铁生产中的成功应用,着重介绍了系统的硬件配置、网络通讯及其实现功能。体现了该系统结构合理、功能完善、性能稳定可靠、控制精度高等特性,从而满足生产需求。
关键字:ABB  AC800F   硬件  通讯   控制

1、 前言
      2008年6月,对宣钢六号高炉进行了大修。之前,自控系统均采用ABB公司Industrial IT  F2K系统,为了更好的满足生产需求,现采用ABB Industrial IT AC800F DCS 系统。该系统控制稳定、可靠、故障率低,将先进控制思想、现代通讯技术和IT技术的最新发展集于一身。实践证明,采用AC800F DCS 系统后,很好地实现了六炉槽下、炉顶、热风的自动控制。

2、 系统介绍
    AC800F系统是ABB公司推出的具有世界领先水平的全能综合型开放系统,融传统的DCS和优点于一体并支持多种国际现场总线标准。即具备DCS复杂模拟回路调节能力、友好的人机界面(HMI),又具有与高档PLC指标相当的高速逻辑和顺序控制性能。系统既可连接常规I/O,又可连接RemoteI/O 及Prlfibus、FF、CAN、 Modbus等各种现场总线设备。系统具备高度的灵活性和极好的扩展性,无论是小型生产装置的控制,还是超大规模的全厂一体化控制,甚至对于跨厂的管理控制应用,Industrial IT都能应付自如。该系统升级到V6.2及更高版本,系统容量可达到140800个I/O,今后如果系统需要扩展,可直接在此基础上增加I/O或现场总线仪表,利于今后发展。 
       系统包括操作级与过程级,操作级包括传统控制功能,如操作与监视,归档与信息记录,趋势与报警,回路与逻辑控制功能等,为便于管理,所有功能都可在相应过程站中执行。做为过程级是由一个或几个过程站组成,每个过程站由AC800F和扩展单元I/O组成。过程站CPU可以配置为冗余也可为不冗余系统,系统具有各种I/O模件与现场各种类型过程信号相连接。系统提供了两种工业总线,过程站总线用于Pfofibus DP通信;I/O总线用于现场I/O数据通信,具有较高的安全性和较强数据可靠性。DigiNet s 系统总线用于过程级和操作级,通信传输介质可以选择同轴电缆或光缆。
      该系统配备了多个过程站和多台操作站:工程师站使用工控PC机作为工程师站,系统操作员站运行在工业PC机上,全中文Digivis软件包基于MS Windows IT 平台,其图形操作接口增强了系统的使用与操作,此外,还可能提高外部设备指标如显示器、打印机等使系统操作更方便。该控制系统在一台PC机上完成操作与监控,系统可扩展至100个操作员站和100个过程控制站。

3、 自控系统硬件结构及网络连接
       此次大修,将硬件设备全部更新,在设备自动控制和数据采集、通讯上有了提高。自控系统结构及硬件图如下:
 


(系统结构图)


 
(硬件图)

3.1工程师站ES
      当把应用软件CBF安装在计算机上,这台计算机就成为工程师站,可用于自动过程级控制的组态,还可以完成操作员级画面、记录与归档画面的组态,还可进行过程调试。系统编程软件分为项目生成一个项目文件,虽然每个控制器均开辟一定空间作为数据变量存储区,但在系统编程软件上仅为一个全局系统变量表,操作员站与过程站之间的数据交换直接存取。变量的修改与检查也是系统全局,系统的过程站与操作员站的组态为一套软件。实现了系统全局数据库技术,即“分散存储,全局管理”。
3.2过程控制站PS
      对过程设备的控制、运算(加、减、乘、除及逻辑运算)、监控、趋势采集的组态都在过程站下面组态完成,过程站的硬件设备包括AC800F和各种模件。
      根据工艺要求,整个控制系统由两个过程站完成,槽下过程站和热风过程站。槽下过程站位于槽下,用于对槽下上料、炉顶上料的自动控制,热风炉过程站,位于热风操作室,用于热风炉和高炉的各种温度、压力、流量等仪表信号的采集。两个过程站均采用冗余AC800F控制器。现场控制器AC800F下挂S800 I/O模件,之间的通讯采用Profibus DP现场总线协议。AC800F现场控制器的Profibus模件(FI830)与冗余连接模件 (RLM01) 经Profibus DP线连接,再连接到CI840 模件,CI840是标准Profibus-DP/DPV1全冗余通信接口,CI840通过配套TU847底座实现冗余连接,保证了数据通讯的可靠性。下图是AC800F现场控制器与S800 I/O站之间的连接图。

3.3操作员站OS
      用于对各工艺过程及参数进行监控,显示生产流程画面,趋势画面,记录,报警等的组态。槽下配有2台工控机作为操作站,用于对槽下上料及炉顶上料的监控。六炉主控室也有两台操作站,用于高炉自控系统运行状态的监控及上料料单的设定等。在热风操作室,配有1台工控机作为操作站,对四座热风的状态进行监控。
3.4通讯网络
      过程站、操作站、工程师站间的通讯通过DigiNet S实现,数据通信采用冗余光纤环网方式,遵循工业以太网TCP/IP协议。在各节点安装两个工业级光纤交换机,采用冗余方式,每一接点的交换机有故障时,均可自动切换。光纤环网保证任一接点断电,故障,任一段光纤中断都不影响整个系统通讯,实现了通讯接口完全冗余。
      这样,系统各节点间的的相互通迅,将过程站、工程师站、操作站及模件等各硬件设备连接起来构成一个分布式控制系统的通迅网络。见下图


4、 过程站实现功能
4.1槽下过程站
4.1.1槽下上料
      槽下过程站主要控制槽下上料,高炉本体上料及通讯。本次大修,槽下设备也进行了相应的改动。称斗由原来的5个增加为7个,1至4号称斗各有两个振动筛,对应4个给枓机,5至7号称斗为一个振动筛,每个称斗对应2个给料机。两个焦斗,其中1号焦斗新增给料机。另外,参与自动控制的设备还有中间斗,皮带,返矿皮带,主卷扬,返焦。
称斗:称斗对应的给料机均为变频控制。根据料单输入的矿种、矿重,进行筛料,同时,根据流量、零点进行计算,并做出补偿。
焦斗:也是根据料单的重量及选择情况,进行筛料。
皮带:根据中间斗、翻板情况,自动启皮带低速,5秒后高速运行。
中间斗:称斗放料,经主皮带将入炉物料送至中间斗,再经主卷扬入炉。
主卷扬:根据装料方法,判定焦、矿,开焦或中间斗料门,通过变频控制启动主卷扬,运行过程中,根据时间进行了高、中、低速的选择。为保证主卷扬正常运行,两个变频器一用一备。
返矿皮带:当称斗空需要筛料或有振动筛工作时,启动返矿皮带。
返焦:东、西两返焦投自动。并根据现场实际需要,在启动焦筛后,有启一车或两车的选择。
软水的控制:对膨胀罐充压阀、溢流阀进行控制,还可放散阀还可调节。同时,对膨胀罐液位,压力进行监控。
      槽下自控关键部分有料单的分解,处方的运行,筛料时变频的控制以及主卷扬、焦炭的自动控制。
       在料单的分解、运行中及处方的运行中,大量运用了顺序功能块图SFC和功能块图FBD,对料单进行初始设定并对所送料单的装序进行判断,对装法中的焦、矿位置、个数进行判定,为筛料、放料工作打下基础。在画面中,还增加了“程控”、“批加”、“批减”“处方加一”等按钮,使手、自动之间有正常的切换、校正。
      各称斗的筛料用变频器控制。每个称斗对应两个料仓,为保证筛料的准确,对称斗的两个料仓分开控制,分别用线性化块根据重量进行输出控制,同时,还增加了操作工可自行调整的流量设定,为进行最准确的筛料打下了基础。
      槽下主卷扬的运行极为关键。为保证下常运行,在程序上进行加工,增加了报警画面。在控制中,除用信号进行判定外,还用时间控制作为条件,起到了双重保护的作用。
      在焦炭的控制中,还实现了焦斗自动补偿,在筛料过程中都会和上次进行比较,将多筛或少筛部分以误差的形式计算到下次筛料中,以达到“多筛减掉,少筛补齐”的效果。清焦误差,虽然说,计算出焦炭误差最终可以实现焦的自动补偿,但是,如果误差值太大或太小,会影响到停筛值的计算,从而影响筛料的准确性。所以,在一定 的时候还得对误差进行清零。在槽下操作画面中,有一清焦误差按钮,下方有1#和2#焦斗的误差值,点击按钮,即可清零。
4.1.2高炉

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