鋼鐵廠二冷配水工藝DCS控制系統(tǒng)

1、| 維普資訊 h ttp:/自動(dòng)化與儀器儀表3MH年第4期（總第96期）文章編號(hào):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(diǎn)描述了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)以及 控制方案的實(shí)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(hào)：TF274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(shè)計(jì)、配置、組 態(tài)及調(diào)試的應(yīng)用實(shí)例口通過(guò)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(yīng)用的工藝流 程，目的是把煉好的鋼

3、水進(jìn)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(tái)，鋼水經(jīng)中間 包到結(jié)晶器，然后經(jīng)過(guò)足輻、I段、II段的三亍段噴 水冷卻，形成鋼坯。噴水議塞少會(huì)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(dāng)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(yīng)増加*迪是一亍隨動(dòng)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(dāng)拉速變 化較大時(shí)，難以儀時(shí)、準(zhǔn)確控制配水量：生產(chǎn)要求對(duì) 三個(gè)航的三千段妁配水雖進(jìn)行控制，由于

4、®卻水是 循環(huán)使用的，臟物多，要穩(wěn)定、準(zhǔn)確地測(cè)就流撬較難， 而根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際悄況用水壓來(lái)間接反映水流最切實(shí) 2K可行（因?yàn)閲娮焓峭ù髿獾娜斯蔬x用了三個(gè)流的足 規(guī)"段、U段水壓柞被調(diào)參數(shù)，設(shè)誥9個(gè)單回路隨 動(dòng)控制乘統(tǒng)*對(duì)水雖進(jìn)行控制冋路的給定值由生 產(chǎn)中總結(jié)出來(lái)的回歸方程來(lái)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(duì)KM.A呂均為幣數(shù)，對(duì)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(guò)管理站.利用CRT和睫盤(pán) 可對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控。系藐的組態(tài)及操

5、柞參數(shù)的設(shè)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(gè)流三丁段水量調(diào)節(jié)網(wǎng)路回歸方程給 定值的計(jì)算匚（2）三個(gè)血三個(gè)段共9個(gè)水量調(diào)節(jié)隨動(dòng)控制 回路的設(shè)定；| 維普資訊 h ttp:/模擬量總貌畫(huà)面實(shí)時(shí)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(shì)曲線7(5) 二冷配水工藝完整的動(dòng)態(tài)生產(chǎn)流程圖;(6) 各流及總產(chǎn)盤(pán)和作業(yè)率的班、EK星期、月 報(bào)表的自動(dòng)生威，自動(dòng)打印；(7) 自動(dòng)開(kāi)停車畫(huà)面整制開(kāi)拉、中途停車及無(wú) 振動(dòng)切換；W 報(bào)警畫(huà)面管理系統(tǒng)的報(bào)警參數(shù)。2.2安全保護(hù)措施(1) 剪前溫度超低溫報(bào)警、聯(lián)饋功施；(2) 系統(tǒng)

6、抿據(jù)權(quán)限，設(shè)置了 5級(jí)安全碼，分別 用于探護(hù)系統(tǒng)紐態(tài)及操柞參數(shù)°3 DCS系統(tǒng)的礎(chǔ)件配置本系統(tǒng)釆用美國(guó)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(qiáng)，系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)，每個(gè)系統(tǒng) 可有3臺(tái)主要人機(jī)畀面(1 M/S + 2 S/S),多32個(gè) 現(xiàn)場(chǎng)站(96個(gè)機(jī)箱人環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)能適應(yīng)惡劣的 工作環(huán)境cCKT閃一 idflOKfr印肌rT擾侔規(guī)購(gòu)盤(pán) QAA 。球標(biāo)_ 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(tái)管理站(河/引和1臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)站組 成a管理站采用1

7、FCRT.RS4站通訊通亂速率靄* 4陽(yáng)戶;配有暉膜型操作員鍵盤(pán)(功能代鍵盤(pán))，Q鍵 摳，球標(biāo)7另配I臺(tái)LQ- 1600K寬行打印機(jī)亡現(xiàn)場(chǎng) 站共兩個(gè)機(jī)箱，一個(gè)為處理單元(LPL),另一個(gè)為擴(kuò) 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(diǎn)AI卡3塊點(diǎn)AI卡 1塊訂5點(diǎn)(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(diǎn)總數(shù)旳點(diǎn)，其中AI(1 -5VDCJ55 點(diǎn)、AOg - 20mADC)I0 點(diǎn),DI(22OVAC)7 點(diǎn),DO(220VAC)8 點(diǎn)。4控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)ftUCR0MAX2系統(tǒng)的軟件具有強(qiáng)大的功能，

8、主要 有：系統(tǒng)組態(tài)畫(huà)面.I/0/S描述畫(huà)面、JR務(wù)畫(huà)面、控制 回路組態(tài)畫(huà)面、PbC梯形圖畫(huà)面、PP點(diǎn)(偽點(diǎn))計(jì)算、 各種趨勢(shì)"棒圖、報(bào)告、報(bào)表、回路操作畫(huà)面、動(dòng)態(tài)流 程圖畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)而等運(yùn)用該系統(tǒng)的軟件功能，結(jié) 合生產(chǎn)的實(shí)際情況，我們開(kāi)發(fā)了一套適含工藝襟柞 的畫(huà)而。主要有：(1) 模擬量理貌畫(huà)面：顯示各模擬量參數(shù)，參 數(shù)越限時(shí)，以不屈的顯示顏色笨區(qū)別.井配有音響：(2) 開(kāi)關(guān)量匯總畫(huà)面：顯示各開(kāi)關(guān)鈕輸入X® 出及ON/OFF狀態(tài)；(3) 控制回路褫作畫(huà)面二詳細(xì)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(huà)而:對(duì)大量的條件控制，通

9、過(guò)該畫(huà)面可一目了然，而且修改控制條件十分方便；(5) 報(bào)警畫(huà)面；顯示報(bào)警變量$(6) 開(kāi)/停機(jī)畫(huà)面:用于開(kāi)拉/停拉控制；(7) 動(dòng)態(tài)癥程圖畫(huà)面：以不同顏色動(dòng)態(tài)顯示岀 二衿配水整個(gè)生產(chǎn)流程的所有數(shù)據(jù)可方便切換主、 子畫(huà)面t(8) 歷史趨勢(shì)曲線畫(huà)面；査閱變宜的歷史趨 勢(shì)；(初 報(bào)表自動(dòng)生成畫(huà)面：自動(dòng)生成班、日、星 月的產(chǎn)危、作業(yè)率等報(bào)表，并自動(dòng)打肌通過(guò)這些1®面可以對(duì)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(mǎi)施根據(jù)工藝的特點(diǎn)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(dòng)修正處理；溫度特珠處理。5

10、J開(kāi)拉及申途停車處理(多條件控制)抿據(jù)工藝要求拉坯過(guò)程為一多條件控制，具體 要求為：(1)開(kāi)拉條件當(dāng)同時(shí)摘足下列條件時(shí)，開(kāi)始抽坯®DI= ON(振臺(tái)起振)；29| 維普資訊 h ttp:/ v=v時(shí)¥ = ¥仙，這一范圍以 外的¥為¥=¥無(wú)數(shù)人(2)開(kāi)拉、連拉工作程序拉坯怪度L的計(jì)算公式；L= Vx時(shí)閭L與開(kāi)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(guò)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(shí)，足輻強(qiáng)制配水D,2MP.2OS?后 為0,1.n段開(kāi)始即為嘰乩中途停車過(guò)程中，恢復(fù)拉坯的控制：屛中途停車時(shí)阿不大于2.5分鐘.按中途停車 前控制；中途停車時(shí)間大于2.5分鐘*按起步開(kāi)拉程 序控制©30這是-個(gè)較為復(fù)雜的條件控制，在組態(tài)中用了 比多荼P(pán)P點(diǎn)計(jì)算，50多個(gè)PTJC階梯及20多亍報(bào)警 CR 由于組態(tài)上解決了這一復(fù)雜的條件控制”使生 產(chǎn)過(guò)思得以自動(dòng)進(jìn)行，無(wú)須人為干擾達(dá)到自動(dòng)開(kāi)/ 停機(jī)的要求口5.2拉速自動(dòng)修正處理拉速的側(cè)量準(zhǔn)確與否對(duì)配水

12、控制關(guān)喬十分大。 使用中測(cè)蚩拉速釆用測(cè)速發(fā)業(yè)機(jī)，即在測(cè)速鶴子上 裟上測(cè)速發(fā)電機(jī)來(lái)測(cè)愷速度中這種測(cè)雖的精度絞 叢，且鋼坯在輻子上有打滑現(xiàn)象，所以測(cè)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(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)到的拉速I(mǎi)V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(dòng)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(cè)觀的特殊性和氣 化層的影響要對(duì)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(cè)擅測(cè)M3SJSBP斷偶以后要課持 住，兩次測(cè)量之間使用保持直：每30-60分鐘測(cè) 量一浚，半超限時(shí)取標(biāo)準(zhǔn)值；(2) II段出口鋼坯溫度、翦前鋼坯溫度；采用 輻射式測(cè)溫計(jì)測(cè)溫*由于氧化層的存在，往往測(cè)呈值(T««33X)|維普資訊 imp:/|聯(lián)鎖軟件由12個(gè)程序塊組成：按鈕輸人程序模塊*進(jìn)路選擇程序模塊;進(jìn)路檢 杳及進(jìn)路鎖閉程序模塊;信號(hào)開(kāi)放程序模塊;信號(hào)關(guān) 閉程序模塊;重復(fù)開(kāi)放信號(hào)程序模塊;進(jìn)路解鎖程序 模塊；單操道甜

14、程斥模塊：進(jìn)略取消及進(jìn)胳人工解輙 程序模塊；引導(dǎo)信號(hào)開(kāi)放程序模塊;咽喉引導(dǎo)總鎖閉 程序模塊；軌道電壓測(cè)試程序模塊g5編程和調(diào)試離線編程的找點(diǎn)是可以不要?1£的主機(jī)而使 用任何一臺(tái)PC機(jī)即可運(yùn)行。但是離線拔態(tài)環(huán)能進(jìn) 行系統(tǒng)的仿真，也不能進(jìn)行實(shí)際的調(diào)試”離線編程只 是一種程序的初步編制，程序設(shè)計(jì)中有些問(wèn)題只能 在左線狀態(tài)下才能反映出來(lái)。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(diǎn)是能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬調(diào)試，發(fā) 現(xiàn)程序設(shè)計(jì)的問(wèn)題舟缺點(diǎn)是修改程序只改變PLL 中程序，不改變與PLC相連的PC機(jī)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(diǎn)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(jī)或編 程器中的程序也自動(dòng)進(jìn)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(bào)據(jù)實(shí)際需要靈活選擇編程方 式。6 PLC運(yùn)行PLC經(jīng)離線和聯(lián)合編程后'經(jīng)過(guò)啟動(dòng)程序就能 運(yùn)行了。7結(jié)束語(yǔ)以上簡(jiǎn)單的介紹了上鋼一廠2500立方米高爐 工程鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)原料站微機(jī)聯(lián)鎖釆用美國(guó)Modi- con Quantum系列FIX：的應(yīng)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(hào)聯(lián)鎖控制 中的應(yīng)用提供了又一個(gè)好的借鑒。33|維普資訊 imp:/|#|維普資訊 imp:/|（上接第30頁(yè)）偏低。我們采用取高峰值加平均的辦袪來(lái)解抉*取 拌周期為M気平均值樣本數(shù)于個(gè)；當(dāng)測(cè)量超限時(shí)取 標(biāo)準(zhǔn)值a銓這樣處理，監(jiān)控得到平穩(wěn)進(jìn)行，且較客觀反昵 其真實(shí)性。6結(jié)束語(yǔ)由于本系鴕采用了性能優(yōu)良.功能強(qiáng)大的MI- CR0MAX2系統(tǒng)，并能根據(jù)生產(chǎn)的特點(diǎn)和需耍進(jìn)行系 統(tǒng)配置及組態(tài)，解決了生產(chǎn)監(jiān)控過(guò)程中遇到的問(wèn)題。 使用本系統(tǒng)看