大型高炉上DCS控制系统的应用分析

2019-03-11 19:03:00
大型高炉上 DCS 控制系统的应用分析 【摘要】本文主要分析了 DCS 控制系统在某钢铁厂 2000m2 高炉控制系统 中的应用,包括其工艺流程、控制系统结构、以及网络构成和实现控制功能等。 并分析了 DCS 控制系统如何实现保障高炉顺利生产、维持高炉系统稳定以及对 其进行严密监测。 【关键词】大型高炉;DCS 控制系统;控制站;历史站 集散控制系统 (DCS) 是由过程监控级和过程控制级组成的多级计算机系统, 其以通信网络为联系枢纽将控制、 通信、 显示和计算机等合理有序的融合在一起, 即以计算机为技术核心,运用通信网络将独立进行控制、采集、监视和操作的过 程控制站、 计算机站和数据采集站等组织成为一个完整的系统,实现信息资源共 享。其理念就是集中操作、分级管理、分散控制。[1]它不仅具有控制功能齐全、 开放性、 可靠性、 灵活性以及协调性等优点, 还具有自身特有的技术工艺如冗余、 小型、自诊断和开放等使其在工业过程控制方面得以广泛的应用。 1.自动化系统构成 本文中研究的该钢铁厂 2000m2 高炉采用的 DCS 控制系统开放性好、兼容 性能佳, 不仅可以实现不同厂家自动化设备的共同作业还可以与管理计算机进行 信息传递。DCS 采用的数据库是分布式结构,有效的降低了集中式数据库可能 累积的高风险。 并且用户可以随意的从该系统的某一点得到其在系统中的全部信 息。该 DCS 控制系统有效的将仪表和电气的分工作业融合起来,简化了网络结 构加快了网络速度, 使得系统资源能够得以充分的运用,同时也便于系统的维护 和控制。 DCS 控制系统可以对大部分高炉工艺实施有效的监控,主要有:上料系统; 高炉本体系统;焦炭和矿石储备、输送系统;煤气清洗系统;出铁场系统;水渣 系统;无料钟炉顶系统;喷吹系统、热风炉系统和煤粉制备系统等,并且对炉顶 余压发电系统的控制也实施了预留举措。[2] DCS 控制系统分为两级系统功能,其中一级是基础自动化,其主要功能是 对高炉生产过程的数据进行收集和初步处理, 可对生产的逻辑顺序进行控制也可 对其生产过程的连续调节进行控制。在该钢铁厂选用的 DCS 控制系统中配置有 控制站(DPU) 、高速数据通信总线、操作员站(SUN 工作站为其操作平台) , 硬拷贝机和打印机等, 其中操作员站中有 2 台用作软件维护和系统组态,相当于 工程师站。 每一个控制站按冗余方式进行硬件的配置,包括冗余的分布式数据 存储器、Intel CPU 和电源以及非冗余的输出继屯器、输入接线端子和 I/O 模件 等。 软件包括分布式数据库程序以及系统固化支持程序等。操作站间均可以交替 使用。 高速数据通信总线的数据信息途径以时间为界限进行分段广播,其在室外 的部分采用光纤传播, 室内的部分采用同轴电缆进行数字广播。其以以太网为信 息传输媒介,可以与其他系统之间进行信息传递。 另外一级为过程控制级, 其主要功能为对高炉生产过程设定数据,进行作业 管理、数据处理、数据存储、控制计算和操作指导等。在过程控制级中共配有 SUN 工作站、打印机、硬拷贝机以及 Pc 终端机。以上配置与高炉原燃料之间可 以通过调制解调的方式进行数据通信, 其各单元之间也可以通过以太网和高速数 据总线进行信息传递。 以不间断电源装置对其进行供电,且其停电保持时间应不 低于 30min。依据不同的控制对像,控制设备被安置在相对应的控制室或电气室 中,被安置在现场的远程 I/O。 2.DCS 控制系统对高炉的主要控制功能 2.1 控制站的控制功能 DCS 控制系统可依据高炉不同的工艺将控制
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