云南某股份有限公司冶煉廠粉煤制備工序是20世紀(jì)70年代建成的，儀表及控制部分當(dāng)時(shí)是由DDZ一Ⅱ型電動(dòng)單元組合儀表來(lái)完成，通過(guò)10年的運(yùn)行，設(shè)備老化，故障率高，維護(hù)量大，已經(jīng)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要．為此，對(duì)儀表及控制部分進(jìn)行了改造，采用浙大中控的SUPCON ECS- 100集散控制系統(tǒng)來(lái)完成生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控。
粉煤制備工序共有兩套完全相同的設(shè)備，正常生產(chǎn)時(shí)一開(kāi)一備。其生產(chǎn)過(guò)程是將原煤通過(guò)球磨機(jī)加熱、磨細(xì)制粉后用真空輸送到各冶煉爐作為燃料和原料，粉煤制備工序生產(chǎn)過(guò)程的工藝流程如圖1。
原煤輸送部分在進(jìn)入1 #，2#原煤倉(cāng)之前已經(jīng)和其它項(xiàng)目作了一次改造，由一臺(tái)PLC來(lái)控制4條皮帶運(yùn)輸機(jī)和兩臺(tái)卸料器，通過(guò)原煤倉(cāng)上的超聲波料位計(jì)的上下限來(lái)分別控制原煤進(jìn)入1#，2#原煤倉(cāng)。原煤輸送部分已完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，原煤在進(jìn)入原煤倉(cāng)后到生產(chǎn)出合格粉煤之間這一段由DCS系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。
原煤在進(jìn)入1 #，2#原煤倉(cāng)后由1#，2#圓盤(pán)給料機(jī)通過(guò)變頻器給到球磨機(jī)中，球磨機(jī)中的熱風(fēng)是由飄浮爐提供，飄浮爐的溫度由一臺(tái)螺旋運(yùn)輸機(jī)通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)給煤量的大小來(lái)控制飄浮爐的溫度，原煤從球磨機(jī)出來(lái)后經(jīng)過(guò)粗細(xì)分離器，細(xì)的部分作為合格產(chǎn)品送到粉煤倉(cāng)，粗的部分再返回到球磨機(jī)，從粗細(xì)分離器出來(lái)后再經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器，同樣細(xì)的部分作為合格產(chǎn)品送到粉煤倉(cāng)，粗的部分再返回到球磨機(jī)，剩下的風(fēng)煤混合氣由粉煤風(fēng)機(jī)送到布袋收塵器，布袋收塵器收下來(lái)的部分再送到粉煤倉(cāng)，其余部分由引風(fēng)機(jī)排出。
由工藝提出要求，需對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中電器設(shè)備進(jìn)行全自動(dòng)邏輯順序控制，對(duì)一些重要的生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行控制和顯示，控制系統(tǒng)選用了浙大中控的SUPCON ECS - 100集散控制系統(tǒng)來(lái)完成生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)視和控制。
1、SUPCON ECS -100集散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)包括一個(gè)工程師站、一個(gè)操作員站和一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站，在粉煤制備工序中，為保證系統(tǒng)的安全，對(duì)于DI，DO點(diǎn)全部采用繼電器與系統(tǒng)卡件隔離，其中，工程師站是為專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)的，內(nèi)裝有相應(yīng)的組態(tài)平臺(tái)和系統(tǒng)維護(hù)工具，通過(guò)系統(tǒng)組態(tài)平臺(tái)生成適合生產(chǎn)工藝要求的應(yīng)用系統(tǒng)，具體功能包括：系統(tǒng)生成、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)定義、操作組態(tài)、流程圖畫(huà)面組態(tài)、控制功能組態(tài)、報(bào)表、趨勢(shì)程序編制等，操作員站是操作人員完成生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控管理任務(wù)的人機(jī)界面，操作人員通過(guò)這個(gè)界面來(lái)完成生產(chǎn)過(guò)程的操作、管理等任務(wù)．控制站是系統(tǒng)中直接與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行信息交互的I/O處理單元，完成整個(gè)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，圖2是SUPCON ECS - 100的組成結(jié)構(gòu)圖。
SUPCON ECS - 100系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)分3層，最上層是信息管理網(wǎng)，通過(guò)網(wǎng)關(guān)與該廠的內(nèi)部局域網(wǎng)相連接，將生產(chǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及時(shí)傳送到內(nèi)部局域網(wǎng)上，使領(lǐng)導(dǎo)、調(diào)度能方便地指揮生產(chǎn)，是實(shí)現(xiàn)全廠綜合管理的信息通道；中間層為過(guò)程控制網(wǎng)( SCnetⅡ)，采用高速冗余的工業(yè)以太網(wǎng)作為過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)，過(guò)程控制網(wǎng)實(shí)現(xiàn)工程師站、操作站和控制站的連接，完成信息、控制命令的傳輸與發(fā)送，雙重化的冗余設(shè)計(jì)，使得信息傳輸安全、高速、可靠；底層控制網(wǎng)絡(luò)為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)(SBUS)，采用主控制卡指揮式令牌網(wǎng)，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)通信協(xié)議，是控制站各卡件之間信息交換的通道。
2、系統(tǒng)的組態(tài)
SUPCON ECS - 100系統(tǒng)的軟件為AdvanTrol - pr02.0，是浙大中控技術(shù)股份有限公司開(kāi)發(fā)的全中文界面的監(jiān)控軟件，由SCKey組態(tài)軟件和AdvanTrol監(jiān)控軟件組成，啟動(dòng)SCKey組態(tài)軟件進(jìn)行控制系統(tǒng)的組態(tài)，針對(duì)粉煤制備工序，分兩部分進(jìn)行控制系統(tǒng)的組態(tài)。
2.1數(shù)字量控制部分
2.1.1邏輯順序控制
對(duì)粉煤制各工序，工藝要求所有電器設(shè)備都必須按程序進(jìn)行全自動(dòng)的順序啟動(dòng)和停止，SCKey組態(tài)軟件中對(duì)邏輯順控可采用“圖形編程”、“scx語(yǔ)言編程”等來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯順序控制．為了方便調(diào)試及檢修，所有電器設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)控制箱上都設(shè)了一個(gè)“聯(lián)鎖”一“手動(dòng)”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，當(dāng)設(shè)備調(diào)試或檢修時(shí)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到現(xiàn)場(chǎng)“手動(dòng)”位置，可以在現(xiàn)場(chǎng)直接啟動(dòng)單臺(tái)設(shè)備；當(dāng)需要在控制室進(jìn)行聯(lián)鎖啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到“聯(lián)鎖”位置，可以在控制室進(jìn)行聯(lián)鎖啟動(dòng)。
2 .1.2其它數(shù)字量控制部分
如電動(dòng)執(zhí)行器的控制，在進(jìn)行順序啟動(dòng)和停止的過(guò)程中，要對(duì)一些風(fēng)機(jī)的閥門(mén)進(jìn)行自動(dòng)控制，比如說(shuō)風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)之前要關(guān)閉閥門(mén)，在組態(tài)時(shí)可用一個(gè)DO信號(hào)來(lái)控制電動(dòng)執(zhí)行器使閥門(mén)關(guān)閉到設(shè)定的閥位值。布袋進(jìn)出口壓差的控制，有兩種控制方式供操作人員選擇，一種是定時(shí)噴吹控制，操作人員通過(guò)DCS系統(tǒng)界面可以很方便的改變脈沖閥的噴吹時(shí)間和間隔時(shí)間；另一種是自動(dòng)噴吹控制，當(dāng)布袋進(jìn)出口壓差大于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)打開(kāi)脈沖閥進(jìn)行噴吹，同樣的可以很方便的改變脈沖閥的噴吹時(shí)間和間隔時(shí)間。
其它報(bào)警、跳閘信號(hào)的控制，由于整個(gè)工藝的電器設(shè)備在正常生產(chǎn)時(shí)是聯(lián)鎖控制的，對(duì)于一些重要的參數(shù)也納入其中參加聯(lián)鎖控制．如球磨機(jī)的軸承溫度、潤(rùn)滑油壓力等等，在系統(tǒng)組態(tài)時(shí)可根據(jù)工藝條件設(shè)定上下限值，DCS根據(jù)這些設(shè)定的上下限值來(lái)進(jìn)行判斷是報(bào)警、停車(chē)、緊急停車(chē)，保證聯(lián)鎖控制設(shè)備的安全運(yùn)行。
2.2模擬量的控制
對(duì)于模擬量的控制是DCS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，SUPCON ECS -100系統(tǒng)對(duì)一些常規(guī)的控制（單回路、串級(jí)、單回路前饋、串級(jí)前饋、單回路比值、串級(jí)變比值、分程等）采用填表式的方式進(jìn)行組態(tài)，使用起來(lái)相當(dāng)方便。如果控制系統(tǒng)很復(fù)雜，用戶(hù)還可以自定義控制回路，始終可以滿(mǎn)足不同用戶(hù)的要求。
2.2.1球磨機(jī)出口溫度的控制
在粉煤制備工序中，球磨機(jī)出口溫度是一個(gè)重要的控制參數(shù)，對(duì)于球磨機(jī)出口溫度影Ⅱ向的因素較多，球磨機(jī)的進(jìn)煤量、熱風(fēng)的流量、球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速等等，對(duì)于一個(gè)改造工程，而且還是只對(duì)控制部分進(jìn)行改造，許多工藝設(shè)備還是用原來(lái)的，受環(huán)境、場(chǎng)地的限制，對(duì)影響球磨機(jī)出口溫度的一些參數(shù)還無(wú)法進(jìn)行測(cè)量，因此給控制帶來(lái)了一定困難，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，采取以下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。用一個(gè)單回路的控制系統(tǒng)，通過(guò)改變給煤量的大小來(lái)控制球磨機(jī)的出口溫度，當(dāng)溫度變化時(shí)，一般情況下，通過(guò)改變給煤量的大小來(lái)控制球磨機(jī)的出口溫度是可以完成的，如果通過(guò)改變給煤量的大小無(wú)法滿(mǎn)足，即溫度不能回到設(shè)定值sv上時(shí)，在溫度測(cè)量上再設(shè)一個(gè)設(shè)定值sv，當(dāng)溫度的變化超過(guò)sv,時(shí)，DCS用一個(gè)DO信號(hào)去使熱風(fēng)閥上的電動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)作，再通過(guò)改變熱風(fēng)的大小保證球磨機(jī)的出口溫度回到設(shè)定值sv上來(lái)+這樣用一個(gè)單回路的控制系統(tǒng)再加上一個(gè)數(shù)字量DO信號(hào)完成了球磨機(jī)出口溫度的控制，圖4是球磨機(jī)出口溫度的控制原理框圖。
2.2.2其它模擬量的控制
在粉煤制備工序中，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，由于使用原設(shè)備，只需增加一個(gè)變頻器，接受DCS的AO信號(hào)，即可與DCS實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，如球磨機(jī)進(jìn)口溫度的控制，通過(guò)螺旋給煤電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制進(jìn)煤量的大小來(lái)調(diào)節(jié)球磨機(jī)進(jìn)口溫度；布袋收塵器進(jìn)口壓力的控制，通過(guò)改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制布袋收塵器進(jìn)口壓力等等。
3、系統(tǒng)功能
SUPCON ECS - 100系統(tǒng)軟件是基于Windows 2000/NT操作系統(tǒng)，界面友好，控制系統(tǒng)組態(tài)和操作都很方便，通過(guò)SCKey組態(tài)軟件，可以制作出形象逼真、美觀的流程圖，同時(shí)其它的功能也不錯(cuò)。
3.1工藝流程圖
根據(jù)生產(chǎn)工藝制作了十余頁(yè)不同的工藝流程圖，一些需要操作人員改變的設(shè)定值、電參數(shù)的顯示等用特有的彈出式流程圖的方式制作，供操作人員選用，可以從流程圖上很直觀的看到各種工藝參數(shù)，流程圖之間的切換也很方便。圖5是其中一套系統(tǒng)的操作流程圖．
3-2控制分組、趨勢(shì)圖及報(bào)表
控制分組主要完成許多實(shí)時(shí)性的操作，如控制系統(tǒng)的手，自動(dòng)切換，PID參數(shù)的調(diào)整等；將一些重要的工藝參數(shù)作詳細(xì)的記錄，通過(guò)查看趨勢(shì)圖，可幫助操作人員調(diào)整工藝參數(shù)，為操作控制和事故分析提供重要的依據(jù)。
3.3電力參數(shù)的顯示與累計(jì)
SUPCON ECS - 100系統(tǒng)提供了一些電量信號(hào)處理卡件供用戶(hù)選擇，可配合電流、電壓互感器來(lái)實(shí)現(xiàn)高、低壓電力參數(shù)的顯示與累計(jì)，在粉煤制備工序中，由于該工序是為所有冶煉爐提供燃料，要求必須隨時(shí)保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行，所以供電上采取了雙回路同時(shí)供電的方式，在選型時(shí)就考慮了用系統(tǒng)的電量卡件來(lái)完成電力參數(shù)的顯示與累計(jì)，操作人員在計(jì)算機(jī)屏幕上就可以監(jiān)視供電、用電及電能累計(jì)的情況，也對(duì)車(chē)間、班組的能耗考核提供了重要的數(shù)據(jù)，電量信號(hào)處理卡件的轉(zhuǎn)換精度為0.1%(F．S)，高于傳統(tǒng)電能表的計(jì)量精度，取代了傳統(tǒng)電能表計(jì)量的方式。
4、結(jié)束語(yǔ)
云錫冶煉廠粉煤制備工序用SUPCON ECS - 100系統(tǒng)改造后，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、操作全過(guò)程的自動(dòng)控制，替代了原來(lái)的手動(dòng)操作，大大減少了人為的誤操作，最大限度地保證了生產(chǎn)的正常運(yùn)行，系統(tǒng)投運(yùn)近一年以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，滿(mǎn)足了生產(chǎn)工藝的要求。
三門(mén)峽富通新能源銷(xiāo)售球磨機(jī)、雷蒙磨、雷蒙磨粉機(jī)、雷蒙磨配件等。
