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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(guò)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(jī)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(jī)械能以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的裝置。該裝置具有減少環(huán)境污染和能量浪費(fèi)、穩(wěn)定爐頂壓力、改善高爐生產(chǎn)條件，現(xiàn)已成為當(dāng)今世界鋼鐵行業(yè)公認(rèn)的節(jié)能環(huán)保裝置。

　　新3號(hào)高爐TRT是在4號(hào)高爐成功運(yùn)用TRT技術(shù)的基礎(chǔ)上，由攀鋼設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，攀鋼自行施工建設(shè)完成的、具有標(biāo)志性的先進(jìn)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(jìn)行改進(jìn)而建成的國(guó)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(jìn)、合理。為了更好得完成新3號(hào)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(jìn)控制和運(yùn)算功能，最大可能的方便運(yùn)行管理和實(shí)現(xiàn)控制最優(yōu)化，也是該自動(dòng)控制系統(tǒng)所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。面對(duì)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(hào)也較多（全干式除塵部分大概有5000多個(gè)信號(hào)點(diǎn)）的情況，本次工程設(shè)計(jì)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(duì)攀鋼新3高爐TRT裝置控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的監(jiān)視和控制。

　　從攀鋼新3號(hào)高爐生產(chǎn)過(guò)程利用WebField ECS-100 DCS控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況來(lái)看，設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定;運(yùn)行操作方便快捷;報(bào)警聯(lián)鎖及時(shí)可靠;通過(guò)自動(dòng)和手動(dòng)靈活切換和自動(dòng)控制的成功投運(yùn)，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(jì)運(yùn)行和生產(chǎn)的穩(wěn)定增長(zhǎng)。

    2. WebField ECS-100控制系統(tǒng)簡(jiǎn)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(chǎng)總線技術(shù)、嵌入式軟件技術(shù)、先進(jìn)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(shí)現(xiàn)與多種現(xiàn)場(chǎng)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(wú)隙聯(lián)接HART、FF、PROFIBUS等各種標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線及各種異構(gòu)系統(tǒng)等特點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了工業(yè)自動(dòng)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(dòng)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(jiǎn)化了工業(yè)自動(dòng)化的體系結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了過(guò)程控制的功能和效率，提高了工廠自動(dòng)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(dòng)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(guò)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(diǎn)，其融合了各種標(biāo)準(zhǔn)化的軟、硬件接口，方便地接入最先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備和第三方集散控制系統(tǒng)、邏輯控制器等，通過(guò)各種遠(yuǎn)程介質(zhì)或Internet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。既滿足用戶的操作要求，又便于維護(hù)和使用。

　　同時(shí)，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(diǎn)，還具有強(qiáng)大的在線組態(tài)、在線調(diào)試和強(qiáng)大的圖形功能，面向?qū)ο蟮膱D形設(shè)計(jì)，使圖形及動(dòng)畫制作方便、靈活;同時(shí)其在原有的C語(yǔ)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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)大，可以實(shí)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(jì)方案

　　3.1 系統(tǒng)概述

　　在攀鋼新3高爐TRT項(xiàng)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(gè)控制部分全部采用DCS系統(tǒng)控制，共設(shè)一個(gè)工程師站和三個(gè)操作員站，并通過(guò)過(guò)程控制網(wǎng)SCnetⅡ與系統(tǒng)控制站、通訊接口單元等在兩個(gè)互為冗余的集線器（ HUB ）上直接連接，過(guò)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(diǎn)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(guò)SBUS進(jìn)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(xiàng)目中的散熱器部分主要由四套散熱器組成，正常運(yùn)行時(shí)兩用兩備。一套散熱器包括兩個(gè)眼鏡閥、一個(gè)氮?dú)忾y、放散閥組成，其主要控制過(guò)程有：散熱器的連鎖投運(yùn)和停運(yùn)、散熱器自動(dòng)噴水、放散塔點(diǎn)火控制等。

　　BDC部分由12套布袋除塵器筒體組成，正常運(yùn)行時(shí)8用4備，一套BDC包括兩個(gè)眼鏡閥、過(guò)濾閥、反吹閥和放散閥各一個(gè)。同時(shí)，公輔設(shè)施（比如反吹風(fēng)機(jī)等設(shè)備）也劃歸該部分進(jìn)行控制。其主要控制過(guò)程有：BDC筒體的自動(dòng)投運(yùn)和停運(yùn)，停運(yùn)控制還有檢修停運(yùn)和不檢修停運(yùn)兩種情況，以及BDC筒體的過(guò)濾反吹自動(dòng)控制等。

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

　　連鎖自動(dòng)控制是該工程的主要控制任務(wù)，針對(duì)新3號(hào)高爐TRT部分的信號(hào)量較大的情況，如何更優(yōu)、更簡(jiǎn)便的實(shí)現(xiàn)以上過(guò)程的自動(dòng)過(guò)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(jì)量裝置及排灰閥組一套 ）自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)對(duì)控制策略和編程思想進(jìn)行介紹，其余過(guò)程的自動(dòng)控制實(shí)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(dòng)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(shí)卸灰，料位低時(shí)關(guān)，也可人為進(jìn)行排放。當(dāng)粉塵達(dá)到筒體料位上限時(shí)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(jì)量裝置排灰

　　粉塵計(jì)量裝置內(nèi)粉塵定量（ 粉塵重達(dá)3t，信號(hào)來(lái)自稱重裝置）排放，當(dāng)粉塵計(jì)量裝置內(nèi)粉塵達(dá)到上料位時(shí)必須排放。

　　12個(gè)粉塵計(jì)量裝置共分4組，每3個(gè)粉塵計(jì)量裝置為一組，供一臺(tái)螺旋輸送機(jī)排灰，4組可同時(shí)排灰，但每組內(nèi)的3個(gè)粉塵計(jì)量裝置每次只能有一個(gè)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(jì)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(jì)量裝置及排灰閥組的控制邏輯基本一致，只有部分（ 12個(gè)粉塵計(jì)量裝置共分4組，每3個(gè)粉塵計(jì)量裝置為一組，供一臺(tái)螺旋輸送機(jī) ）有所差別，同時(shí)因?yàn)樵谠撆呕蚁到y(tǒng)中，有的設(shè)備有機(jī)旁操作箱，而有的設(shè)備沒有機(jī)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(qiáng)大的自定義功能塊（DFB）——把同一套排灰系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備按控制邏輯在LD段落編輯器里進(jìn)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(gè)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(hào)點(diǎn)，就可以達(dá)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(guò)去，只修改相對(duì)應(yīng)的信號(hào)點(diǎn)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(qiáng)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(gè)排灰系統(tǒng)中的不同設(shè)備再進(jìn)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(gè)自定義功能模塊，在成套的排會(huì)[[[灰]]]系統(tǒng)控制程序里對(duì)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(jìn)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(jī)旁操作箱，而有的沒有機(jī)旁操作箱，以及系統(tǒng)有自動(dòng)和手動(dòng)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(jī)旁>、<系統(tǒng)自動(dòng)>、<系統(tǒng)手動(dòng)>和每個(gè)設(shè)備的啟動(dòng)、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(wèn)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(shí)時(shí)監(jiān)控軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)里才能夠在實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件里進(jìn)行訪問(wèn) ），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(gè)控制站內(nèi)的不同的段落內(nèi)訪問(wèn)，而私有變量是在對(duì)象的變量定義里進(jìn)行預(yù)先定義，只能在本段落訪問(wèn)，其它段落不能訪問(wèn)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(jī)旁>的切換控件、<系統(tǒng)集中>與<系統(tǒng)機(jī)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(dá)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(yùn)行狀態(tài)顯示; 一種是控制操作。其中運(yùn)行顯示在<動(dòng)畫>選項(xiàng)里進(jìn)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(dòng)畫形成動(dòng)態(tài)連接。

　　控制操作在<編輯腳本>里用Visual Basic語(yǔ)言進(jìn)行程序編寫達(dá)到控制要求。

　　排灰系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備和信號(hào)經(jīng)過(guò)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(jìn)行運(yùn)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(yùn)行;之后再是現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試與運(yùn)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(jiǎn)化了工業(yè)自動(dòng)化的體系結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了過(guò)程控制的功能和效率，提高了工業(yè)自動(dòng)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(dòng)化而做出的投資，真正體現(xiàn)了工業(yè)基礎(chǔ)自動(dòng)化的開放性精神。通過(guò)此次WebField ECS-100控制系統(tǒng)在攀鋼新3號(hào)高爐TRT——煤氣全干式除塵系統(tǒng)中的順利運(yùn)行，證實(shí)其性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)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(yàn)，具有很高的推廣價(jià)值。

    參考文獻(xiàn)：

　　[1] 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)-原理與設(shè)計(jì)（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(dòng)力 2001年第5期

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

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