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    1. 概述

　　高爐煤氣能量回收發(fā)電裝置（TRT）是高爐爐頂煤氣的高效利用裝置，其主要由兩大部分組成煤氣凈化（除塵）系統(tǒng)和透平發(fā)電系統(tǒng)。高爐粗煤氣經(jīng)過重力除塵器、散熱器、布袋除塵器（BDC）之后，成為凈煤氣，具備引入透平機組發(fā)電的條件，而透平裝置就是使煤氣中的壓力能和熱能轉(zhuǎn)化為機械能以驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電的裝置。該裝置具有減少環(huán)境污染和能量浪費、穩(wěn)定爐頂壓力、改善高爐生產(chǎn)條件，現(xiàn)已成為當今世界鋼鐵行業(yè)公認的節(jié)能環(huán)保裝置。

　　新3號高爐TRT是在4號高爐成功運用TRT技術(shù)的基礎(chǔ)上，由攀鋼設(shè)計院設(shè)計，攀鋼自行施工建設(shè)完成的、具有標志性的先進TRT工程。尤其是全干式的除塵工藝是在原干式、濕式相結(jié)合的工藝上進行改進而建成的國內(nèi)第一座全干式除塵方式的TRT。全干式除塵配合由散熱器部分，使得除塵效果更加良好，工藝流程更加先進、合理。為了更好得完成新3號高爐TRT的生產(chǎn)工藝，DCS控制系統(tǒng)的選擇是至關(guān)重要的。而如何充分利用DCS的先進控制和運算功能，最大可能的方便運行管理和實現(xiàn)控制最優(yōu)化，也是該自動控制系統(tǒng)所面臨的關(guān)鍵問題。面對攀鋼新3高爐TRT裝置的控制設(shè)備較多，相應(yīng)引入控制站的I/O信號也較多（全干式除塵部分大概有5000多個信號點）的情況，本次工程設(shè)計采用浙江中控技術(shù)有限公司研制的WebField ECS-100 DCS控制系統(tǒng)對攀鋼新3高爐TRT裝置控制系統(tǒng)進行全面的監(jiān)視和控制。

　　從攀鋼新3號高爐生產(chǎn)過程利用WebField ECS-100 DCS控制系統(tǒng)的運行狀況來看，設(shè)備及系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定;運行操作方便快捷;報警聯(lián)鎖及時可靠;通過自動和手動靈活切換和自動控制的成功投運，取得了很好的調(diào)節(jié)控制效果，全面保證了設(shè)備的安全、經(jīng)濟運行和生產(chǎn)的穩(wěn)定增長。

    2. WebField ECS-100控制系統(tǒng)簡介

　　WebField ECS-100控制系統(tǒng)，是中控在繼承JX-300、300X技術(shù)的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是Internet、Web技術(shù)的發(fā)展，并融合了最新的現(xiàn)場總線技術(shù)、嵌入式軟件技術(shù)、先進控制技術(shù)，推出的新一代基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的控制系統(tǒng)。

　　此系統(tǒng)采用新型的WEB化體系結(jié)構(gòu)，突破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的層次模型，實現(xiàn)與多種現(xiàn)場總線的全面兼容以及與第三方異構(gòu)系統(tǒng)的綜合集成。具有新型的WEB化體系結(jié)構(gòu)，設(shè)備管理（SAMS）功能，以及無隙聯(lián)接HART、FF、PROFIBUS等各種標準的現(xiàn)場總線及各種異構(gòu)系統(tǒng)等特點，真正實現(xiàn)了工業(yè)自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化。采用新型的WEB化體系結(jié)構(gòu)，突破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的層次模型。

　　該控制系統(tǒng)為工業(yè)自動化提出新的概念，基于Web on Field結(jié)構(gòu)的公共通訊環(huán)境和信息流，簡化了工業(yè)自動化的體系結(jié)構(gòu)，增強了過程控制的功能和效率，提高了工廠自動化的整體性和穩(wěn)定性，并且最終節(jié)省企業(yè)為工業(yè)自動化而作出的投資。

　　WebField ECS-100控制系統(tǒng)由工程師站、操作站、控制站、過程控制網(wǎng)絡(luò)等組成。

　　具有良好的開放性能是分散控制系統(tǒng)軟件的突出特點，其融合了各種標準化的軟、硬件接口，方便地接入最先進的現(xiàn)場總線設(shè)備和第三方集散控制系統(tǒng)、邏輯控制器等，通過各種遠程介質(zhì)或Internet網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程操作。既滿足用戶的操作要求，又便于維護和使用。

　　同時，WebField ECS-100控制系統(tǒng)具有良好的兼容性、安全性和易操作性等優(yōu)點，還具有強大的在線組態(tài)、在線調(diào)試和強大的圖形功能，面向?qū)ο蟮膱D形設(shè)計，使圖形及動畫制作方便、靈活;同時其在原有的C語言二次開發(fā)工具的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)控制組態(tài)又增加了符合IEC-61131-3標準的組態(tài)工具FBD、LD、SFC、ST等，使DCS與PLC的控制功能得到統(tǒng)一，內(nèi)置VBA編程，功能強大，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的操作、控制，能夠更好的滿足工業(yè)控制的要求。

    3. 控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案

　　3.1 系統(tǒng)概述

　　在攀鋼新3高爐TRT項目中，具體有四部分的控制：散熱器控制、BDC筒體控制、排灰控制、透平引煤氣控制。四個控制部分全部采用DCS系統(tǒng)控制，共設(shè)一個工程師站和三個操作員站，并通過過程控制網(wǎng)SCnetⅡ與系統(tǒng)控制站、通訊接口單元等在兩個互為冗余的集線器（ HUB ）上直接連接，過程控制網(wǎng)SCnetⅡ是在Ethernet基礎(chǔ)上開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，各節(jié)點的通訊接口均采用了專用的以太網(wǎng)控制器，數(shù)據(jù)傳輸遵循TCP/IP協(xié)議。WebField ECS-100 SCnetⅡ網(wǎng)絡(luò)采用雙重化冗余結(jié)構(gòu)，在其中任一條通訊線發(fā)生故障的情況下，通訊網(wǎng)絡(luò)仍保持正常的數(shù)據(jù)傳輸; 控制站內(nèi)部I/O控制總線是SBUS總線， 主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、I/O卡通過SBUS進行信息交換。SBUS總線分為兩層：雙重化總線SBUS-S2、SBUS-S1網(wǎng)絡(luò)。

　　在該項目中的散熱器部分主要由四套散熱器組成，正常運行時兩用兩備。一套散熱器包括兩個眼鏡閥、一個氮氣閥、放散閥組成，其主要控制過程有：散熱器的連鎖投運和停運、散熱器自動噴水、放散塔點火控制等。

　　BDC部分由12套布袋除塵器筒體組成，正常運行時8用4備，一套BDC包括兩個眼鏡閥、過濾閥、反吹閥和放散閥各一個。同時，公輔設(shè)施（比如反吹風機等設(shè)備）也劃歸該部分進行控制。其主要控制過程有：BDC筒體的自動投運和停運，停運控制還有檢修停運和不檢修停運兩種情況，以及BDC筒體的過濾反吹自動控制等。

　　排灰系統(tǒng)包括：布袋筒體及卸灰閥組12套、粉塵計量裝置及排灰閥組12套，12套可同時排放，也可單獨排放;螺旋輸送機一組（ 共4臺 ）;皮帶輸送機一組（ 共4臺 ）。其控制過程主要有：筒體的自動卸灰和粉塵罐的自動排灰，其中就包括皮帶的啟動連鎖和停止連鎖控制。

　　連鎖自動控制是該工程的主要控制任務(wù)，針對新3號高爐TRT部分的信號量較大的情況，如何更優(yōu)、更簡便的實現(xiàn)以上過程的自動過程將是編程的第一要任。下面就以一套排灰系統(tǒng)（ 布袋筒體及卸灰閥組一套、粉塵計量裝置及排灰閥組一套 ）自動控制的實現(xiàn)對控制策略和編程思想進行介紹，其余過程的自動控制實現(xiàn)方式類似。

　　3.2 控制回路介紹

　　3.2.1 布袋筒體卸灰自動控制（ 以1#筒體為例 ）

　　筒體內(nèi)粉塵排放以料位而定，料位高時卸灰，料位低時關(guān)，也可人為進行排放。當粉塵達到筒體料位上限時必須排放。控制邏輯圖如圖1所示。

圖1 卸灰控制邏輯圖

　　3.2.2 粉塵計量裝置排灰

　　粉塵計量裝置內(nèi)粉塵定量（ 粉塵重達3t，信號來自稱重裝置）排放，當粉塵計量裝置內(nèi)粉塵達到上料位時必須排放。

　　12個粉塵計量裝置共分4組，每3個粉塵計量裝置為一組，供一臺螺旋輸送機排灰，4組可同時排灰，但每組內(nèi)的3個粉塵計量裝置每次只能有一個排灰。

　　控制邏輯圖如圖2所示。

圖2 排灰控制邏輯圖

    4. 控制系統(tǒng)編程思想

　　鑒于BDC排灰系統(tǒng)中的布袋筒體及卸灰閥組、粉塵計量裝置及排灰閥組的數(shù)量較多，而且考慮到每套布袋筒體及卸灰閥組和每套粉塵計量裝置及排灰閥組的控制邏輯基本一致，只有部分（ 12個粉塵計量裝置共分4組，每3個粉塵計量裝置為一組，供一臺螺旋輸送機 ）有所差別，同時因為在該排灰系統(tǒng)中，有的設(shè)備有機旁操作箱，而有的設(shè)備沒有機旁操作箱，其控制完全由CRT完成。為了減少不必要的工作量，提高工作效率，本次在TRT—BDC排灰系統(tǒng)控制系統(tǒng)編程中提出兩種編程思想：

　　一種是利用WebField ECS-100功能強大的自定義功能塊（DFB）——把同一套排灰系統(tǒng)中的各個設(shè)備按控制邏輯在LD段落編輯器里進行功能塊梯形圖編程，這樣在成套排灰系統(tǒng)的控制梯形圖里就可以直接調(diào)用各個設(shè)備的自定義功能模塊，只需在自定義模塊的相應(yīng)引腳處輸入設(shè)備各自的信號點，就可以達到控制要求，其他成套排灰系統(tǒng)的控制程序就可以拷貝過去，只修改相對應(yīng)的信號點就完成另一套排灰系統(tǒng)的編程，可以節(jié)省大量的工組量;

　　另一種也是利用WebField ECS-100功能強大的自定義功能塊（ DFB ），與第一種編程思想不同的是把同一個排灰系統(tǒng)中的不同設(shè)備再進行歸類劃分，從而把這些設(shè)備分為7種自定義功能模塊，這樣在成套控制梯形圖里也可以直接調(diào)用各個自定義功能模塊，在成套的排會[[[灰]]]系統(tǒng)控制程序里對相同類型的設(shè)備就可以調(diào)用相應(yīng)的自定義功能模塊進行編程，同樣也是在很大程度上減少了工作量，提高了工作效率。

    5. BDC排灰系統(tǒng)在CRT上的集中控制

　　根據(jù)本次TRT————煤氣全干式除塵排灰系統(tǒng)的各種設(shè)備有的有機旁操作箱，而有的沒有機旁操作箱，以及系統(tǒng)有自動和手動兩種操作方式的控制要求，在程序的編寫上相應(yīng)的在硬件組態(tài)軟件（ Sconfig ）變量欄里加入<系統(tǒng)集中>、<系統(tǒng)機旁>、<系統(tǒng)自動>、<系統(tǒng)手動>和每個設(shè)備的啟動、停止的自定義1字節(jié)變量。

　　系統(tǒng)預(yù)先定義的變量用于控制信息的交換處理等，在控制組態(tài)里預(yù)先定義的變量，可以在SupView軟件里訪問這些變量（ 注意： 在控制組態(tài)里預(yù)先定義的自定義變量，必須先導(dǎo)入到實時監(jiān)控軟件的數(shù)據(jù)庫里才能夠在實時監(jiān)控軟件里進行訪問 ），這里順便提一下全局變量和私有變量，它們都屬于預(yù)先定義的變量，雖然全局變量和私有變量都只是在圖形化編程軟件（ SControl ）里預(yù)先定義的變量，它們不同在于全局變量是在變量編輯器里預(yù)先定義，可在同一個控制站內(nèi)的不同的段落內(nèi)訪問，而私有變量是在對象的變量定義里進行預(yù)先定義，只能在本段落訪問，其它段落不能訪問在本段落預(yù)先定義的私有變量。

　　在CRT的畫面建立上也考慮<系統(tǒng)集中>與<系統(tǒng)機旁>的切換控件、<系統(tǒng)集中>與<系統(tǒng)機旁>的切換控件和設(shè)備在集中控制CET畫面上也設(shè)置相應(yīng)控件達到集中控制的目的（ 以1#排灰系統(tǒng)的卸灰控制畫面為例，見圖3所示）。

圖3 1#BDC卸灰操作畫面

　　在CRT上的控件有兩種功能： 一種是運行狀態(tài)顯示; 一種是控制操作。其中運行顯示在<動畫>選項里進行設(shè)置，在數(shù)據(jù)源設(shè)置處選擇預(yù)先定義變量B1_XH_CEN與動畫形成動態(tài)連接。

　　控制操作在<編輯腳本>里用Visual Basic語言進行程序編寫達到控制要求。

　　排灰系統(tǒng)的各個設(shè)備和信號經(jīng)過以上步驟的編程、設(shè)置，就基本上完成了系統(tǒng)的控制編程，之后便可進行運行調(diào)試，首先是工程師站、操作員站、控制站、網(wǎng)絡(luò)通訊的調(diào)試運行;之后再是現(xiàn)場系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試與運行。

    6. 總結(jié)

　　WebField ECS-100 控制系統(tǒng)基于Web On Field 結(jié)構(gòu)的公共通訊環(huán)境和信息傳送，簡化了工業(yè)自動化的體系結(jié)構(gòu)，增強了過程控制的功能和效率，提高了工業(yè)自動化的整體性和穩(wěn)定性，最終使企業(yè)節(jié)省了為工業(yè)自動化而做出的投資，真正體現(xiàn)了工業(yè)基礎(chǔ)自動化的開放性精神。通過此次WebField ECS-100控制系統(tǒng)在攀鋼新3號高爐TRT——煤氣全干式除塵系統(tǒng)中的順利運行，證實其性能可靠，運行平穩(wěn)，操作簡單，維護方便，并為今后大中型高爐TRT的建設(shè)積累了大量的經(jīng)驗，具有很高的推廣價值。

    參考文獻：

　　[1] 計算機控制系統(tǒng)-原理與設(shè)計（第三版）。周兆英 譯，電子工業(yè)出版社，2001。

　　[2] 攀鋼四高爐TRT“全干式”除塵的探索 。李先才等， 冶金動力 2001年第5期

　　[3] WebField ECS-100控制系統(tǒng)說明書。杭州，浙江中控技術(shù)有限公司，2004。

　　[4] SupView軟件說明書。杭州，浙江中控技術(shù)股份有限公司，2004。