大型高炉上DCS控制系统应用研究

1、大型高炉上dcs控制系统应用研究【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，

2、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d c s控制系统有效的将仪表和电气 的分工作业融合起来，简化

3、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；髙炉本体系统；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。2dcs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

4、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

5、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30mino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站进行不同 控制功能的分配，服务器是整个控制站中心，其主要管理系 统的整个数据库，包含有系统组态、流程图、

6、输出点和控制 回路等。该控制系统可只建立一个工程就可将编辑监控画 面、网络硬件组态和编程融合在一起。其可以满足各种画面 的编辑，编辑后只需将其下载到相应的操作站即可，这一个 控制程序涵盖了高炉的子控制系统。控制台的主要的控制功能可做如下的安排：(1)采集和 处理焦炭和矿石输送和储备系统状态以及称重等数据；控制 输送皮带机上矿石原料的跟踪观察等控制振动筛、称量料斗 闸门和矿石输送皮带机等设备的运转先后控制焦炭输送皮 带机、转换溜槽和焦炭振动筛等设备的运转先后；控制补正 焦炭的水分；补正矿石和焦炭的称量误差以及处理设备故障 的报警。(2)采集和处理高炉自身的系统温度数据，控制炉 顶系统设备的运行状

7、态，控制炉顶各设备如排压阀、均压阀 和密封阀等的运转先后以及控制料流调节；控制燃烧和送风 温度等。(3)采集和处理高炉煤气和炉顶清洗系统以及热风 炉系统的流量、温度及压力数据；控制炉顶压力；控制文氏 管洗涤器的煤气差压和水位；监测高炉风口和冷却板等。(4) 采集和处理喷吹煤粉系统设备的运转状态的数据，采集和控 制喷吹煤粉的流量、温度和称重等的数据；并控制其设备运 行的顺序和喷煤速率。(5)采集和记录水渣和出铁场系统的 运转状态数据；采集和处理其称重、流量、温度和液位等数 据；控制成品槽水清洗阀、事故阀、炉渣输送皮带机等设备; 控制出渣方式和转鼓速度以及水渣设备运转程序等。32. 2历史站的控制

8、功能历史站的主要控制功能是对高炉所有的生产数据进行 历史记录，以数据反映部分生产的发展趋向，并将其以报表 形式打印出来等。历史站中存储着重要的生产数据，因而保 障历史站中的数据安全是极为重要的。为了满足数据存储的 空间，系统应当选用双cpu模式，并使用冗余电源和网卡， 以及大容量的硬盘，在本次研究的钢铁厂中其硬盘数量为8 且存储量为40gb的硬盘,且8块磁盘均采用磁盘冗余阵列 方式进行排列。在历史中报表可以以数据的形式存贮一个月 时间，实现了无纸化报表，并且在该系统的网络上均可以对 其进行抽调查看。42. 3操作员站的控制功能操作员站的操作系统为windows xp,其软件安装版本为 ovat

9、ion developer studio,且其需安装两块冗余网卡。操 作员站的主要控制功能是实现生产操作和对生产进行监控， 但不能随意更改编辑，若要更改则需在服务器上就进行操 作，之后从服务器上下载到到相应的操作站。3. dcs控制系统稳定运行的保障保证dcs系统的运行的稳定是保障其对大型高炉合理控制的基础，但是dcs系统的故障却是一种无法完全避免的现 象，因而我们只能通过对其的维护和调试以期减少这种现象 的发生。系统故障发生的原因很多，针对其发生的原因可对 其采取有针对性的防范措施。首先要对dcs系统中的服务器、 控制器和通讯网络等设备进行冗余结构的配置形式，这样可 以极大的增强其在对高炉进

10、行控制时的稳定和安全性。其次 要注重对系统的通讯功能进行维护，防止其因过重的负荷而 发生故障。要确认通讯电缆之间连接的牢靠性，而且还要增 强其抗干扰性。第三还要格外注重对dcs系统的冗余供电， 可采用二级管脉冲给进以保障供电电源的供电不间断。5 最后要增强对系统的软件管理，要采取有效的防干扰举措， 在电子区域内严禁各种无线通讯工具的使用，靠近dcs系统 的区域内要对大功率通讯工具限制使用。而且还需制定相应 的dcs系统预警方案和应急措施，对系统各项设备进行合理 的周期性的检修，将影响dcs系统稳定安全运行的隐患及早 排除。【参考文献】1 杜二冬.浅谈plc在髙炉控制和管理自动化中的应用 j.中国科技博览,2011 (24).2 张国菊