鋼鐵廠二冷配水工藝DCS控制系統(tǒng)

1、| 維普資訊 h ttp:/自動化與儀器儀表3MH年第4期（總第96期）文章編號:1001 -?227（2001）04-0028-03ZIDONGHUA YU Y1QI VIB1AO鋼鐵廠二冷配水工藝DCS控制系統(tǒng)陳勇（廣東佚表有限企司豊慶,526網(wǎng)摘 要：介紹了鋼鐵生產(chǎn)中二冷配朮工藝的DCS控制系統(tǒng)更點描述了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)以及 控制方案的實現(xiàn)口關(guān)鍵詞：控制鋼鐵生產(chǎn)二冷配水DCSABSTRACT；The DCSsystem on two coldwater in icon and sleel produchtum）a intro-dured.lbe stiucmre cf thp sofiwa

2、r? and the implementation of the controlare cmpliasaiged.KEYWORDS:Control Iron and steel production Two cold distributed water DCS中圖分類號：TF274文獻標識碼汕| 維普資訊 h ttp:/| 維普資訊 h ttp:/0引育本文是作者為廣州鋼鐵有限埜司轉(zhuǎn)爐分廠二冷 配水工藝使用DCS控制系統(tǒng)所作的設計、配置、組 態(tài)及調(diào)試的應用實例口通過DCS控制、大大改善了 生產(chǎn)環(huán)境，提高了產(chǎn)品質(zhì)亙和管理水平。1工藝概述二冷配水工藝是鋼鉄廠中廣泛應用的工藝流 程，目的是把煉好的鋼

3、水進行冷卻，生產(chǎn)出合格的鋼 坯供下一工序（中軋工序）使用。在鋼挾廠的轉(zhuǎn)爐“ 平爐"電爐等車間，都要用到二冷配水工藝*其生產(chǎn) 喘程是：煉好的鋼水用鋼水包吊到爐臺，鋼水經(jīng)中間 包到結(jié)晶器，然后經(jīng)過足輻、I段、II段的三亍段噴 水冷卻，形成鋼坯。噴水議塞少會直接影響鋼坯的 質(zhì)壘.影響噴水量的主要因素存:鋼坯拉速，中間包 鋼水溫厘、U段鋼坯出口溫.度等。當鋼坯拉速加快， 中間包溫度升高或鋼坯n段出口溫度升高，冷卻水 雖就應増加*迪是一亍隨動系統(tǒng)。廣鋼轉(zhuǎn)爐分廠共 有二于流生產(chǎn)，以前采用手工控制配水量，當拉速變 化較大時，難以儀時、準確控制配水量：生產(chǎn)要求對 三個航的三千段妁配水雖進行控制，由于

4、®卻水是 循環(huán)使用的，臟物多，要穩(wěn)定、準確地測就流撬較難， 而根據(jù)生產(chǎn)實際悄況用水壓來間接反映水流最切實 2K可行（因為噴嘴是通大氣的人故選用了三個流的足 規(guī)"段、U段水壓柞被調(diào)參數(shù)，設誥9個單回路隨 動控制乘統(tǒng)*對水雖進行控制冋路的給定值由生 產(chǎn)中總結(jié)出來的回歸方程來決定?；貧w方程的形式 為：P=M+KV+（t中一扣）十 B（t二曲 lBJ式中：一給水壓力，血加V拉連,m/min:t中中何包鋼水溫度II段出口鋼坯溫度，覽。隊KM.A呂均為幣數(shù)，對各流各段為不同 常數(shù)。2系統(tǒng)的主要功能操作人員在室內(nèi)通過管理站.利用CRT和睫盤 可對整個生產(chǎn)過程實現(xiàn)全面監(jiān)控。系藐的組態(tài)及操

5、柞參數(shù)的設置均在管理站完成©系統(tǒng)主要有以下功 能；21監(jiān)控及管理功能（1）三個流三丁段水量調(diào)節(jié)網(wǎng)路回歸方程給 定值的計算匚（2）三個血三個段共9個水量調(diào)節(jié)隨動控制 回路的設定；| 維普資訊 h ttp:/模擬量總貌畫面實時顯示各模擬量的工 程8;值；14)拉速、II段鋼垛出口溫度、配水斥力等璽 要參數(shù)的歷史管勢曲線7(5) 二冷配水工藝完整的動態(tài)生產(chǎn)流程圖;(6) 各流及總產(chǎn)盤和作業(yè)率的班、EK星期、月 報表的自動生威，自動打??；(7) 自動開停車畫面整制開拉、中途停車及無 振動切換；W 報警畫面管理系統(tǒng)的報警參數(shù)。2.2安全保護措施(1) 剪前溫度超低溫報警、聯(lián)饋功施；(2) 系統(tǒng)

6、抿據(jù)權(quán)限，設置了 5級安全碼，分別 用于探護系統(tǒng)紐態(tài)及操柞參數(shù)°3 DCS系統(tǒng)的礎件配置本系統(tǒng)釆用美國LEEDS & NORTHRUP公司均 M1CROMAX2系統(tǒng)該系統(tǒng)集數(shù)據(jù)釆集、回路控制、 PLC控制于一體，功能強，系統(tǒng)擴展性強，每個系統(tǒng) 可有3臺主要人機畀面(1 M/S + 2 S/S),多32個 現(xiàn)場站(96個機箱人環(huán)境適應性強能適應惡劣的 工作環(huán)境cCKT閃一 idflOKfr印肌rT擾侔規(guī)購盤 QAA 。球標_ UUBHS4X5cru-W卡| IIIII這怕罰【4）卡I II：圖】DCS霍統(tǒng)硬件結(jié)枸権圖DCS系統(tǒng)由I臺管理站(河/引和1臺現(xiàn)場站組 成a管理站采用1

7、FCRT.RS4站通訊通亂速率靄* 4陽戶;配有暉膜型操作員鍵盤(功能代鍵盤)，Q鍵 摳，球標7另配I臺LQ- 1600K寬行打印機亡現(xiàn)場 站共兩個機箱，一個為處理單元(LPL),另一個為擴 展單元(血人裝有CPU卡I塊，通信卡2塊，1/0卡7 塊u 丁塊I/O卡分別為：15點AI卡3塊點AI卡 1塊訂5點(了人旳出)DI/DO混合卡I塊、A0母卡2 塊、雙路A0子卡5塊° 1/0點總數(shù)旳點，其中AI(1 -5VDCJ55 點、AOg - 20mADC)I0 點,DI(22OVAC)7 點,DO(220VAC)8 點。4控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)ftUCR0MAX2系統(tǒng)的軟件具有強大的功能，

8、主要 有：系統(tǒng)組態(tài)畫面.I/0/S描述畫面、JR務畫面、控制 回路組態(tài)畫面、PbC梯形圖畫面、PP點(偽點)計算、 各種趨勢"棒圖、報告、報表、回路操作畫面、動態(tài)流 程圖畫面、報警畫而等運用該系統(tǒng)的軟件功能，結(jié) 合生產(chǎn)的實際情況，我們開發(fā)了一套適含工藝襟柞 的畫而。主要有：(1) 模擬量理貌畫面：顯示各模擬量參數(shù)，參 數(shù)越限時，以不屈的顯示顏色笨區(qū)別.井配有音響：(2) 開關(guān)量匯總畫面：顯示各開關(guān)鈕輸入X® 出及ON/OFF狀態(tài)；(3) 控制回路褫作畫面二詳細描述回路PV、 虧V*OUTLTO/MAN狀態(tài)，并可在線整定PID；(4) FLC梯形圖畫而:對大量的條件控制，通

9、過該畫面可一目了然，而且修改控制條件十分方便；(5) 報警畫面；顯示報警變量$(6) 開/停機畫面:用于開拉/停拉控制；(7) 動態(tài)癥程圖畫面：以不同顏色動態(tài)顯示岀 二衿配水整個生產(chǎn)流程的所有數(shù)據(jù)可方便切換主、 子畫面t(8) 歷史趨勢曲線畫面；査閱變宜的歷史趨 勢；(初 報表自動生成畫面：自動生成班、日、星 月的產(chǎn)危、作業(yè)率等報表，并自動打肌通過這些1®面可以對超亍二冷配水生產(chǎn)流程 完整地監(jiān)悴，満足丁藝要求的所有功能°5特殊監(jiān)控功能的買施根據(jù)工藝的特點和用戶的使用要求+組態(tài)中作 了如下的特殊處理： 幵拉及中逮停車處理(多條件控制)；(2)拉逮自動修正處理；溫度特珠處理。5

10、J開拉及申途停車處理(多條件控制)抿據(jù)工藝要求拉坯過程為一多條件控制，具體 要求為：(1)開拉條件當同時摘足下列條件時，開始抽坯®DI= ON(振臺起振)；29| 維普資訊 h ttp:/ v=v時¥ = ¥仙，這一范圍以 外的¥為¥=¥無數(shù)人(2)開拉、連拉工作程序拉坯怪度L的計算公式；L= Vx時閭L與開始配水的關(guān)系：L < Q "眄足綻 m 段均不配水*®0.1L<2L3nir足規(guī)按公式配水丫 I股不配水I 2.3w召1丫足規(guī)、I段按公武配水,n段不 LmG叫足轆r I. u段均按公或配水口(3J

11、中途停車處理 中途停車條件：在拉坯過程中下述條件之一疑生、即為中途停 車：atDI = OFF;h：V= Vstt 中逮停車處理氛中途停車時，足輻強制配水D,2MP.2OS?后 為0,1.n段開始即為嘰乩中途停車過程中，恢復拉坯的控制：屛中途停車時阿不大于2.5分鐘.按中途停車 前控制；中途停車時間大于2.5分鐘*按起步開拉程 序控制©30這是-個較為復雜的條件控制，在組態(tài)中用了 比多荼PP點計算，50多個PTJC階梯及20多亍報警 CR 由于組態(tài)上解決了這一復雜的條件控制”使生 產(chǎn)過思得以自動進行，無須人為干擾達到自動開/ 停機的要求口5.2拉速自動修正處理拉速的側(cè)量準確與否對配水

12、控制關(guān)喬十分大。 使用中測蚩拉速釆用測速發(fā)業(yè)機，即在測速鶴子上 裟上測速發(fā)電機來測愷速度中這種測雖的精度絞 叢，且鋼坯在輻子上有打滑現(xiàn)象，所以測量的結(jié)果誤 差較大。這是二玲配水工藝遇到較難解決的阿題。在本乘統(tǒng)中，采用自校涯辦法加以修正其原理 是；V，測速發(fā)電機測到的拉速IV真正拉速；罟鋼坯的速度系數(shù)；U屮積算的坯氏；CN'為鋼坯規(guī)格有9,7m3m兩種*圖3 拉速自動樓正血程圖其中U>CN2中的£叫為拉速極限誤差判別系 數(shù)輕擾索取5即可© L/在每下翦一撫更新一次+ K' 得到不斷更新*于是V得到不斷條正©5,3溫度特愿處理在二茂配水工藝中，大

13、包、中何包鋼水溫度和U 段出口 .下剪前鋼坯溫度等由于測觀的特殊性和氣 化層的影響要對它們作特殊處理口 大包、中閭包鋼水溫度：它們采用拋人式 -次性熱電偶測擅測M3SJSBP斷偶以后要課持 住，兩次測量之間使用保持直：每30-60分鐘測 量一浚，半超限時取標準值；(2) II段出口鋼坯溫度、翦前鋼坯溫度；采用 輻射式測溫計測溫*由于氧化層的存在，往往測呈值(T««33X)|維普資訊 imp:/|聯(lián)鎖軟件由12個程序塊組成：按鈕輸人程序模塊*進路選擇程序模塊;進路檢 杳及進路鎖閉程序模塊;信號開放程序模塊;信號關(guān) 閉程序模塊;重復開放信號程序模塊;進路解鎖程序 模塊；單操道甜

14、程斥模塊：進略取消及進胳人工解輙 程序模塊；引導信號開放程序模塊;咽喉引導總鎖閉 程序模塊；軌道電壓測試程序模塊g5編程和調(diào)試離線編程的找點是可以不要?1£的主機而使 用任何一臺PC機即可運行。但是離線拔態(tài)環(huán)能進 行系統(tǒng)的仿真，也不能進行實際的調(diào)試”離線編程只 是一種程序的初步編制，程序設計中有些問題只能 在左線狀態(tài)下才能反映出來。因此在線編程比離線 編程更為重要衛(wèi)在線編程的優(yōu)點是能夠進行現(xiàn)場模擬調(diào)試，發(fā) 現(xiàn)程序設計的問題舟缺點是修改程序只改變PLL 中程序，不改變與PLC相連的PC機或編程器中的 程序乜要得到Pit中的程序.需由PLC下載程序。聯(lián)合編程的特點是可以在線修改和調(diào)試程序

15、， 并且PIJC中程序修改后，與PLC連接的PC機或編 程器中的程序也自動進行修改，F(xiàn)LC與PC或編程器 中的程序始終保持一致，它可以減少FLC與PC或 編程器間的程序傳送。在編程和調(diào)試中報據(jù)實際需要靈活選擇編程方 式。6 PLC運行PLC經(jīng)離線和聯(lián)合編程后'經(jīng)過啟動程序就能 運行了。7結(jié)束語以上簡單的介紹了上鋼一廠2500立方米高爐 工程鐵路運輸系統(tǒng)原料站微機聯(lián)鎖釆用美國Modi- con Quantum系列FIX：的應用°目前1該系統(tǒng)投人使 用近一年,系統(tǒng)安全可靠，性能穩(wěn)定，使用單位反映 良好，給Modicon Qitantuni PLC在鐵路信號聯(lián)鎖控制 中的應用提供了又一個好的借鑒。33|維普資訊 imp:/|#|維普資訊 imp:/|（上接第30頁）偏低。我們采用取高峰值加平均的辦袪來解抉*取 拌周期為M気平均值樣本數(shù)于個；當測量超限時取 標準值a銓這樣處理，監(jiān)控得到平穩(wěn)進行，且較客觀反昵 其真實性。6結(jié)束語由于本系鴕采用了性能優(yōu)良.功能強大的MI- CR0MAX2系統(tǒng)，并能根據(jù)生產(chǎn)的特點和需耍進行系 統(tǒng)配置及組態(tài)，解決了生產(chǎn)監(jiān)控過程中遇到的問題。 使用本系統(tǒng)看