DCS控制系統(tǒng)在宣鋼150t轉(zhuǎn)爐煤氣柜的應(yīng)用

1、DCS 控制系統(tǒng)在宣鋼 150t 轉(zhuǎn)爐煤氣柜的應(yīng)用【摘要】應(yīng)節(jié)能環(huán)保要求，宣鋼分別建了 15 萬立方 米的轉(zhuǎn)爐煤氣柜和 10 萬立方米的焦?fàn)t煤氣柜，主要負(fù)責(zé)轉(zhuǎn) 爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的回收、儲(chǔ)存、混合和加壓輸送，本文主 要介紹了 ABB 自動(dòng)控制系統(tǒng)在氣柜設(shè)備中的實(shí)現(xiàn)。為了保證設(shè)備運(yùn)行經(jīng)濟(jì)可靠，宣鋼氣柜工程采用 ABB 公司的 AC800F 冗余控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)采用 TURCK 公司的防 爆型現(xiàn)場(chǎng)總線控制模塊，可以有力保障轉(zhuǎn)爐煉鋼的工藝需 求，適應(yīng)快節(jié)奏的生產(chǎn)，提高冶煉水平。1、系統(tǒng)及工藝概述 整個(gè)氣柜設(shè)備主要包括：煤氣加壓站主要是為煤氣混合 站輸送所需的、壓力穩(wěn)定的煤氣；壓縮站主要為用戶提供壓 力穩(wěn)

2、定的高壓焦?fàn)t煤氣；煤氣混合站則把高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤 氣、焦?fàn)t煤氣混合到需求的流量、壓力、熱值穩(wěn)定的混合煤 氣，提供給后續(xù)用戶使用；煤氣凈化系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t煤氣 壓縮前的煤氣凈化。2、控制方案2.1 總體思路為了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用 ABB 公司 的 Freelance2000 集散控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)是通過以太網(wǎng)和基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的控制網(wǎng)絡(luò)連接的綜合信息系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)總 體思路是采用冗余控制，包括冗余的控制器、 I/O 站，通訊 模塊、交換機(jī)、供電電源以及操作員站，這樣在系統(tǒng)運(yùn)行過 程中，任何一個(gè)通訊及控制環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，均會(huì)無擾切換到 另一熱備件，極大的保證了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。2.2 控

3、制系統(tǒng)硬件配置Freelance 2000 系統(tǒng)的硬件由工程師站、 操作員站、 現(xiàn)場(chǎng) 控制站AC800F （包括現(xiàn)場(chǎng)總線模塊 FI830、電源模塊SA811、 以太網(wǎng)通訊模塊 EI813）、交換機(jī)、I/O站、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)等組成。AC800F 控制器的主要任務(wù)是協(xié)調(diào)控制站的硬件和軟 件，實(shí)現(xiàn)核心數(shù)據(jù)處理及邏輯運(yùn)算功能，如完成計(jì)算控制、 處理上下網(wǎng)絡(luò)通訊、 診斷冗余等。 I/O 站包括 CI840、 AI810 、 AO810、 DI810 、DO810 等模塊。 FI830 與 I/O 站之間為 Profibus 連接。2.3 系統(tǒng)組態(tài)軟件本系統(tǒng)選用 ABB 配套的系統(tǒng)組態(tài)軟件 ABB9.1 實(shí)現(xiàn)軟

4、件組態(tài)，ABB軟件包含了 Control Builder F （ CBF ）程序編制 軟件和 Digivis 運(yùn)行畫面監(jiān)視軟件兩個(gè)部分。 工程師站中安裝 一體化的組態(tài)軟件 CBF 和 Digivis ，選用功能方塊圖 FBD 語 言在 CBF 編程軟件環(huán)境下編制程序，由 Dgivis 運(yùn)行畫面監(jiān) 視軟件實(shí)時(shí)查看設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，并且根據(jù)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況操作 設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行。2.4 網(wǎng)絡(luò)連接 為了確保系統(tǒng)通訊穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)連接也采用冗余方式，控 制器AC800F與操作員站采用的是工業(yè)以太網(wǎng)TCP IP協(xié)議，控制器 AC800F 與現(xiàn)場(chǎng) I/O 模塊采用 Profibus-DP 通訊。3、系統(tǒng)各功能

5、控制過程的實(shí)現(xiàn)3.1 油泵控制功能的實(shí)現(xiàn) 油泵采用一用一備工作制，兩種控制方式（遠(yuǎn)程控制及就地機(jī)旁操作） 。機(jī)旁操作時(shí)，所控設(shè)備不參與任何連鎖， 僅實(shí)現(xiàn)對(duì)單體設(shè)備進(jìn)行操作。通常情況下油泵采用遠(yuǎn)程控 制，油泵的運(yùn)行與油水分離器液位進(jìn)行連鎖自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)油 水分離器液位達(dá)到上限時(shí)處于一級(jí)工作狀態(tài)的油泵啟動(dòng)，若 液位繼續(xù)上升到上上限時(shí)，處于二級(jí)狀態(tài)的油泵也隨之啟 動(dòng)。工作一段時(shí)間后，當(dāng)液位逐漸下降至設(shè)定值后，油泵相 繼停止工作，順序?yàn)槎?jí)油泵先停，一級(jí)油泵后停。當(dāng)油泵 選擇手動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，可通過監(jiān)控機(jī)畫面上的操作按鈕對(duì)單 體設(shè)備實(shí)現(xiàn)啟停操作并參與相關(guān)的連鎖控制。3.2 加壓機(jī)控制功能的實(shí)現(xiàn) 焦?fàn)t煤氣設(shè)

6、四臺(tái)加壓機(jī)，采用三臺(tái)工作一臺(tái)備用的工作制，現(xiàn)場(chǎng)操作箱為急停裝置。正常工況下每個(gè)加壓機(jī)組中有 一臺(tái)工頻運(yùn)行，其余兩臺(tái)加壓機(jī)變頻運(yùn)行。在進(jìn)行恒壓控制 時(shí)，待加壓機(jī)組中一臺(tái)達(dá)到工頻運(yùn)行后，其余兩臺(tái)變頻運(yùn)行 的加壓機(jī)，根據(jù)壓力的變化情況同時(shí)進(jìn)行變頻調(diào)速完成 PID 調(diào)節(jié)，使管道內(nèi)煤氣的輸出壓力達(dá)到一個(gè)恒定的狀態(tài)，變頻 器控制程序如圖 1：4、TURCK 防爆型現(xiàn)場(chǎng)總線模塊的應(yīng)用 由于是煤氣區(qū)域，防火防爆是重中之重，因此采用的通 訊模塊為圖爾克公司生產(chǎn)的防爆型總線式本安遠(yuǎn)程 I/O 系 統(tǒng)。該系統(tǒng)控制箱具有良好的密封性、防腐蝕性及防火性， 安全系數(shù)高，工作穩(wěn)定性強(qiáng)，防爆等級(jí)高，可以在較惡劣的 環(huán)境中穩(wěn)定

7、工作。此外還具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：所有參數(shù)均可 在線設(shè)定，支持 HART 協(xié)議的傳輸，所有部件的更換和擴(kuò)展 均可在線進(jìn)行，模塊拔插無需借助工具，模擬量和開關(guān)量的 I/O 替代值設(shè)定功能等，這些都大大方便了日后技術(shù)人員的 維護(hù)，對(duì)保證整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定起到了非常重要的作用。該系統(tǒng)通過總線與 AC800F 控制系統(tǒng)的 FI830 通信。因 此在程序組態(tài)的硬件中加入對(duì)應(yīng)的 GSD 文件，根據(jù)需要加 入對(duì)應(yīng)的模塊。其中網(wǎng)關(guān)模塊使用的是GDP-IS/FW2.0 ，它控制著 I/O 模塊與控制系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通訊工作，肩負(fù)著主設(shè) 備和從設(shè)備的雙重任務(wù)，作為主設(shè)備，它控制著內(nèi)部總線的 正常工作，作為從設(shè)備，它又擔(dān)負(fù)著與上一層總線的通信任 務(wù)，因此網(wǎng)關(guān)模塊采取了冗余配置，確保了系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的 可靠性。此外，充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境，在總線連接上，采 用了在危險(xiǎn)場(chǎng)所中所應(yīng)用的防爆 9 孔 D-SUB 接頭。由于物理層使用 RS485 Ex-i ，在危險(xiǎn)場(chǎng)所使用時(shí)還需要安裝一臺(tái) DP-Ex-i 段耦合器。5、結(jié)語自 2011 年 1