基金會現(xiàn)場總線FF技術在球團豎爐上的應用

如上圖所示,整個系統(tǒng)由配料烘干電氣控制系統(tǒng)、造球篩分電氣控制系統(tǒng)、豎爐本體電氣控制系統(tǒng)、成品運輸電氣控制系統(tǒng)和過程檢測(儀表)控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。過程檢測(儀表)控制系統(tǒng)包括若干H1子系統(tǒng),采用總線拓撲結構,通過HSE/H1網關與網絡集線器連接;系統(tǒng)中的各電氣控制系統(tǒng)由NCS-3000FF分布式智能I/O組成,將傳統(tǒng)的離散數(shù)據(jù)和過程控制中標準的4~20mA模擬儀表信號引入系統(tǒng),完成安全連鎖等功能;各電氣控制系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)和上位機,如操作站(人機接口),工程師站(組態(tài)與診斷), 生產調度(企業(yè)資源計劃)工作站和管理工作站等,通過工業(yè)以太網與網絡集線器連接,采取星型拓撲結構。
系統(tǒng)中的操作站、工程師站、生產調度工作站和管理工作站構成系統(tǒng)的生產調度、計劃管理、信息決策網絡層,該層網上傳遞的管理數(shù)據(jù)信息量較大,實時性及安全性要求不很高,采用工業(yè)以太網方式互連,使系統(tǒng)具有冗余功能。用戶通過網絡能將生產決策、計劃、管理、經營和調度等所有功能信息進行有效集成,使工廠各個職能部門和車間成為一個統(tǒng)一的整體。網絡各計算機主要功能是:操作站的作用是完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)據(jù)存儲與交換及顯示等功能;工程師站的作用是完成對設備的組態(tài)、系統(tǒng)工藝參數(shù)的設定和修改、報警上下限的設定及系統(tǒng)運行、生產、報警等歷史資料的顯示和查詢功能;生產調度工作站的作用是實現(xiàn)各車間生產調度自動化;管理工作站的作用是對系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行管理, 生成管理所需的各種統(tǒng)計報表并打印。采用OPC標準,實現(xiàn)硬件與軟件及軟件與軟件間的信息集成,具有良好的開放性。自主開發(fā)的組態(tài)及監(jiān)控軟件各種控制算法滿足基本連續(xù)控制、邏輯控制、順序控制的要求;支持在線組態(tài)功能;支持自定義控制算法功能;支持參數(shù)自整定的能力;支持先進控制的能力;支持高級語言環(huán)境的能力。
現(xiàn)場控制網絡層采用現(xiàn)場總線基金會FFH1總線和FFHSE總線。儀表控制系統(tǒng)所使用的FF智能儀表通過FFH1總線按照總線拓撲結構連接,根據(jù)安裝位置和功能劃分為8個網段,每個網段有8-16臺設備,各網段間通過HSE/H1接口設備與HSE總線按照星型拓撲結構連接。FF現(xiàn)場總線儀表可構成控制回路、能夠提供更多過程信息或更多維護信息,具有設備遠程調試和自診斷能力,維護方便。Hl鏈路主設備LAS(具有鏈路活動調度功能的設備,控制閥、變送器均可以有此功能)可進行冗余配置。傳統(tǒng)的離散數(shù)據(jù)和過程控制中標準的4~20mA模擬儀表信號通過NCS-3000FF分布式智能I/O引入控制系統(tǒng),F(xiàn)F分布式智能I/O的主控制器間通過FFHSE總線互聯(lián),安全連鎖、手/自動控制、數(shù)值轉換等功能由主控制器實現(xiàn),各主控制器能獨立運行。
四.系統(tǒng)功能概述
基于FF現(xiàn)場總線技術的球團豎爐控制系統(tǒng)主要功能如下:
?配料烘干電氣控制系統(tǒng)
配料烘干系統(tǒng)是豎爐焙燒球團的原料供應部分, 原料配比的精確度可直接影響產品的質量。配料烘干系統(tǒng)由5臺NCS-3000FF分布式智能I/O控制器來控制,每臺控制器可連接48點DI/DO,共240點,控制方式有上位機自動控制、上位機手動控制、操作臺手動控制和現(xiàn)場機旁箱手動控制。系統(tǒng)包括精粉倉、電子皮帶、配料盤、皂土倉、螺旋輸送機、葉輪給料機、配料皮帶、烘干皮帶和烘干機等設備,可根據(jù)配料要求隨意選擇參與配料的礦倉,并在線隨時換倉;精粉倉根據(jù)設定配料量和電子秤采集的反饋量,對圓盤給料機實現(xiàn)變頻調速,構成閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng),實時調節(jié)下料量;皂土倉根據(jù)設定配料量和從葉輪給料機采集的反饋量,對葉輪給料機實現(xiàn)變頻調速,構成閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng),實時調節(jié)下料量;對配料皮帶、圓盤給料機、電子皮帶、葉輪給料機、螺旋輸送機、烘干皮帶和烘干機實現(xiàn)連鎖順序啟動/停止和帶料同時啟動/停止。
?造球篩分電氣控制系統(tǒng)
球團豎爐工藝對造球的均勻程度和球團的密度有較高要求,造球篩分控制系統(tǒng)主要完成造球生產過程的控制,為豎爐本體焙燒提供優(yōu)質生球。系統(tǒng)由6臺NCS-3000FF分布式智能I/O控制器來控制,每臺控制器可連接48點DI/DO,共288點,控制方式有上位機自動控制、上位機手動控制、操作臺手動控制和現(xiàn)場機旁箱手動控制。系統(tǒng)包括造球料倉、干料倉、配料圓盤、造球圓盤、圓輥篩、電動卸料器、干料皮帶、返粉皮帶、返球皮帶和球料皮帶等設備,可根據(jù)配料要求隨意選擇運行的造球倉并在線隨時換倉;根據(jù)設定下料量,對配料圓盤實現(xiàn)變頻調速,構成開環(huán)調節(jié)系統(tǒng),實時調節(jié)造球速度;對配料圓盤、造球圓盤、圓輥篩、電動卸料器、干料皮帶、返粉皮帶、返球皮帶和球料皮帶實現(xiàn)連鎖順序啟動/停止和帶料同時啟動/停止。
?豎爐本體電氣控制系統(tǒng)
豎爐本體控制系統(tǒng)根據(jù)爐況和生產需要,通過調節(jié)布料車和布料皮帶的運行,控制球料向豎爐內的投放量及投放時機,從而提高豎爐利用率及產品質量。系統(tǒng)由2臺NCS-3000FF分布式智能I/O控制器來控制,每臺控制器可連接48點DI/DO,共96點,控制方式有上位機自動控制、上位機手動控制、操作臺手動控制和現(xiàn)場機旁箱手動控制。系統(tǒng)包括布料皮帶、布料車、六輥和電振給料機等設備,根據(jù)需要調節(jié)布料車及布料皮帶運行狀態(tài);對料皮帶、布料車、六輥和電振給料機實現(xiàn)連鎖順序啟動/停止和帶料同時啟動/停止。
?成品運輸電氣控制系統(tǒng)
豎爐成品系統(tǒng)是豎爐焙燒球團的最后環(huán)節(jié),主要是對焙燒后的熟球進行冷卻,經皮帶輸送到高爐或料場、補球倉。系統(tǒng)由3臺NCS-3000FF分布式智能I/O控制器來控制,每臺控制器可連接48點DI/DO,共144點,控制方式有上位機自動控制、上位機手動控制、操作臺手動控制和現(xiàn)場機旁箱手動控制。系統(tǒng)包括鼓風機、成品皮帶、補球皮帶、鏈板機、刮板機、振動篩和帶冷機等設備,對鼓風機、成品皮帶、補球皮帶、鏈板機、刮板機、振動篩和帶冷機實現(xiàn)連鎖順序啟動/停止和帶料同時啟動/停止。
?過程檢測(儀表)控制系統(tǒng)
過程檢測(儀表)控制的目的是對生產過程中的主要工序和流程采用自動控制, 并且對生產線上的主要工藝參數(shù)如流量,壓力,溫度進行實時采集,實時顯示及實時報警。報警包括上上限,上限,下限,下下限,變化率等。對物料的重量,入爐生球的重量、成品的重量、能源等進行累計和計量,可用于生產調度和管理。系統(tǒng)由8個FFH1總線網段組成,每個網段有8-16臺FF現(xiàn)場總線智能儀表。由于采用了FF現(xiàn)場總線技術,有很強的模擬信號處理能力,控制策略被下放到現(xiàn)場智能儀表中,以溫度變送器為例,可將多個溫度信號處理后,將信息傳輸給控制器,這樣僅靠儀表設備所提供的功能塊,就能很方便地構成所需要的控制回路,并可隨時診斷出設備的運行狀態(tài),做到功能塊的充分冗余,使系統(tǒng)的安全性得到提高;可進行遠程調試和維護,對現(xiàn)場儀表故障快速診斷及處理。
五.結論與展望
基于FF現(xiàn)場總線的球團豎爐控制系統(tǒng),以FF現(xiàn)場總線作為連接現(xiàn)場智能設備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結構的底層通信網,利用現(xiàn)場總線作為通信平臺,實現(xiàn)了現(xiàn)場設備之間以及現(xiàn)場設備和高層系統(tǒng)之間進行全數(shù)字化通信,體現(xiàn)了過程測控中分散控制、集中管理的思想,達到整個工業(yè)控制系統(tǒng)的全分布式控制和全網絡化運轉。NCS-3000系列產品采用FF標準,其模塊化設計使系統(tǒng)的安裝組態(tài)乃至以后的維護變得非常簡單,為工業(yè)企業(yè)生產的全面自動化和遠程控制提供良好的支持。
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