• 關鍵詞： 高爐 PKS 以太網
• 摘要：主要介紹了霍尼韋爾公司的Experion PKS在鞍鋼新2#高爐的開發應用，分析了系統構成,通信結構及該系統的功能特點。同時以爐頂控制系統為例說明了DCS系統的具體功能開發應用。

摘要：主要介紹了霍尼韋爾公司的Experion PKS在鞍鋼新2#高爐的開發應用，分析了系統構成,通信結構及該系統的功能特點。同時以爐頂控制系統為例說明了DCS系統的具體功能開發應用。

關鍵詞：高爐；PKS；以太網；TCP/IP；

Abstract:Development application of DCS system from Honeywell Company in in New NO.2  blast furnace of Anshan Iron and Steel Group is introduced.System constitution ,communication structure and function feature of the system are analyzed.Taking the control system of the top of blast furnace as an example ,development and application of particular function for DCS system.

Key words:blast furnace;PKS;Ethernet;TCP/IP;

1引言
        鞍鋼新2號高爐有效容積3200M3，為了滿足控制和管理的需要以及自動化系統設備的合理性和經濟性，本高爐自動化系統采用DCS自動控制系統，并預留上級計算機數據通訊的接口。根據工藝的情況及其控制要求,我們選用Honeywell公司全新的功能強大的Experion Process Knowledge System(PKS)控制系統,對鞍鋼新2#高爐系統進行監視與控制,使高爐得以安全穩定的生產,并能迅速達到或超過設計指標,為鞍鋼創造更大的效益。

        PKS系統作為HONEYWELL公司最新推出的開放型控制系統，以WINDOWS2000為操作系統，包含了最新設計的混合型控制器（HYBRID CONTROLLER）CPM和實時控制網（CONTROLNET）以及高級的工程工具和應用軟件包，成為新一代系統的標準。

2系統要求
2.1系統的可靠性
        為了保證高爐安全、連續、穩定生產，控制站的電源、CPU、網絡通信接口模件、操作員站的網絡通信接口模件、實時數據通信網絡及網絡接口均冗余配置，所有控制站控制模件可帶電插拔；操作員站可互為備用。

2.2系統的操作性
        為了便于高爐生產過程的操作管理，采用多窗口CRT操作站進行生產過程的顯示、設定、操作、報警。各CRT操作站的配置對應工藝設備對象，互為備用，面向生產操作。

2.3系統的維護性
        系統具有很強的自診斷功能，自動向操作維護人員指示故障點及故障原因，以便操作人員在帶電狀態下進行維護，縮短系統故障恢復時間，不影響生產操作的正常運行。

2.4系統的開放性
        系統具有很好的開放性，以便于與相關的其他計算機連接進行數據通信。

2.5系統的擴展性
        采用快速以太網，可以方便地增加控制站、工作站，以適應擴大系統的功能和控制管理范圍的需要。

3 PKS系統配置
        對新2號高爐主工藝的三電自動化控制系統特點的分析已經知道，納入三電一體化自動控制系統進行控制和監視的主工藝流程包括：高爐礦焦槽及上料系統；無料鐘爐頂系統；熱風爐及余熱回收系統；高爐本體及出鐵場系統；煤氣清洗系統；其中電流4—20MA模擬量輸入點533個，熱電偶T/C模擬量輸入點815個， 熱電阻RTD模擬量輸入點140個，電流4—20MA模擬量輸出點146個，數字量（DI）輸入點1905個，數字量（DO）輸出點634個，總的I/O點數為4173個，為了考慮系統升級及I/O點的損壞情況，系統配置時有20%的余量，實際配置I/O點總數為5136個。

        新2號高爐主工藝控制系統在系統功能上由二級組成，即：基礎自動化級和過程控制級，如圖1所示。
基礎自動化級完成生產過程的數據采集和初步處理，數據顯示和記錄，數據設定和生產操作，執行對生產過程的連續調節控制和邏輯順序控制，主要由六臺控制站，一個遠程I/O控制站，九臺以工業PC機為硬件平臺的操作員站，二臺工程師站，二臺服務器，CONTROLNET網和網絡連接裝置，以及打印機等設備組成。
過程控制級完成生產過程的操作指導、作業管理、模型計算、技術計算、數據處理、編制各種生產報表、存儲、留有與其它計算機進行數據通信的接口，主要由二臺過程計算機服務器，二臺PC客戶機（操作終端），一臺歷史站服務器，打印機共同組成。服務器和客戶機、打印機通過以太網與基礎自動化級相連，形成整個高爐過程控制計算機系統，整個過程控制計算機系統留有今后開發高爐專家系統的接口和與全廠管理計算機系統的通信接口。                                

       PKS系統主要完成工藝生產過程中的過程監視與控制,各工藝設備運行狀況的監視與邏輯控制,工藝生產及工藝設備的安全連鎖控制等.除此之外PKS系統還能完成聯網通訊、共享數據，并完成常規儀表所無法實現的中央統一顯示、操作，以保證工藝裝置正常穩定地工作。

        PKS系統由于采用了先進的計算機系統硬件與特有專利軟件，使整個系統具有安全,可靠,靈活,方便的特點,并為復雜控制的高級算法提供了條件。使整個控制、顯示與操作實現全數字化、全屏幕化，為高爐系統安全,高效的生產提供了必要的條件。

        為保證系統的萬無一失,確保生產的穩定安全,控制器(CPM),通訊網絡及電源均選擇冗余配置,而且冗余的控制器,控制網絡,電源之間必須做到無擾動切換。根據高爐主系統的工藝具體情況,以及I/O點的具體分布,共設置4對冗余控制器(CPM/過程控制站)及1個遠程站,過程控制站具體配置如下: 礦焦槽及上料系統控制站(CPM1)；礦焦槽及上料系統遠程站(CPM1－REMOTE)；無料鐘爐頂控制站(CPM2)；熱風爐控制站(CPM3)；高爐本體及出鐵場控制站(CPM4)。選擇功能強大的混合型控制器,保證系統地穩定和擴展,且系統可利用率達到100%。冗余過程控制站及冗余服務器,均由實時性強,通訊速度快的ControlNet相連,以確保系統的安全可靠,實時控制。設置1臺歷史站，用于長期歷史數據存儲。歷史站配置Wonderware INSQL 及OPC LINK軟件。采用實時控制網(ControlNet)和監督控制網(冗余以太網),使控制層與人機界面之間有效的結合起來。

4 爐頂控制系統
        高爐操作從料單開始，爐長根據高爐實際情況，決定高爐的裝料制度及布料的方式。高爐料單從中控室下到槽下，槽下系統則根據料單的內容備料，然后將備好的料存放在中間料斗。經過上料系統，爐頂控制系統即開始運轉。爐頂系統主要設備有：上部料罐、上部料閘、上密封閥、稱量料罐、下部料閘、下密封閥、布料溜槽、探尺、放散閥、均壓閥及煙氣回收閥構成。爐頂設備同樣有三級操作:現場操作箱操作；CRT集中手動操作；CRT全自動操作。在正常生產時為全自動運轉。

4.1爐頂工藝單元電氣控制功能描述
        當上部料罐料滿、稱量料罐料空時，就可以放料到稱量料罐。放料前必須將稱量料罐內卸壓至常壓，打開放散閥，11秒后如果稱量料罐內壓力達到常壓，系統發出“排壓OK”信號，然后再開啟上密封閥。上密封閥開到位后，再將上部料閘打開，開始放料。布料方式分為兩種：時間布料和重量布料。重量布料具有準確、快捷的優點，在稱量罐電子秤正常工作時，通常都采用重量布料。只有當稱量罐電子秤故障時采用時間布料。

        當稱量罐裝滿料后，系統同時完成以下幾步動作：關閉上料閘、關閉放散閥、關閉上密封閥。等待探尺到達料線。啟動布料溜槽傾動，到達第一個布料傾角。當放散閥、上密封閥關閉后，稱量罐開始均壓，均壓完畢后開下密封閥，同時關閉均壓閥。當爐內操作料線到達后，提升探尺至等待位置，等待起始角度。當布料溜槽旋轉經過起始角度時，這時下部料閘打開，開始布料根據爐況的要求，布料方式具體可以分為四種：螺旋布料、單環布料、扇形布料和點布料。當稱量罐發出料空信號后，將下部料閘全部打開，然后關閉下部料閘，下部料閘關閉后，關閉下密封閥，同時下降探尺跟蹤料面。這時整個布料過程完畢，如圖2所示。
 

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