簡單介紹過程控制在空分裝置中的應用

2.2.2 控制原理

對于每個控制回路來說，不同的氧產(chǎn)量值，對應著不同最佳設(shè)定值。在ALC系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置了一套自己的專家控制系統(tǒng)，它是由上千組不同氧產(chǎn)量值對應不同控制回路的最佳經(jīng)驗設(shè)定值組成。每次變負荷之前，系統(tǒng)根據(jù)當前各控制回路的工藝值、當前氧產(chǎn)量值、輸入的氧產(chǎn)量變量值、設(shè)計氧產(chǎn)量的最大最小值，計算出各控制回路的最終目標設(shè)定值和當前狀態(tài)(OK或ERRO);并且在從當前氧產(chǎn)量向目標氧產(chǎn)量的變化過程中，按照每次改變量不能超過上次氧產(chǎn)量值的5%的原則，每5s改變一次氧產(chǎn)量值，即每5s計算并發(fā)送一次各控制回路的設(shè)定值，并計算出完成本次變負荷所需要的時間，再由氧產(chǎn)量和完成變負荷的時間構(gòu)成一個一次函數(shù)，這就是斜坡方程。該斜坡方程控制曲線如圖3所示。ALC系統(tǒng)每次運行都是按照這一計算好的斜坡方程軌跡運行，直到運行時間結(jié)束。ALC系統(tǒng)控制運行流程圖如圖4所示。

圖3 斜坡方程控制曲線示意圖

圖4 ALC系統(tǒng)運行流程圖

2.3 PLC局部控制

PLC局部控制由4臺SIEMENS S5-115U 945和1臺三菱MELSEC A1S PLC組成，用來完成主廠房內(nèi)空壓機等大型主體設(shè)備的啟動、停止、運行的邏輯控制，回路控制及運行狀態(tài)監(jiān)視。

3 通信方式

3.1 DCS系統(tǒng)通信方式

該集散控制系統(tǒng)采用了INFI-NET環(huán)、控制總線(Controlway)和輸入/輸出擴展總線3層通信結(jié)構(gòu)。

　　(1) INFI-NET環(huán)是一個無主站、封閉環(huán)路、緩沖器插入型的環(huán)行通信網(wǎng)絡(luò)，由一對冗余的同軸電纜和相應的通信端子單元構(gòu)成，最多支持250個節(jié)點，通信速率為10Mb/s。

　　(2) 控制總線是一個1Mb/s的串行通信鏈，最多支持32個多功能處理器，允許過程數(shù)據(jù)、文件數(shù)據(jù)和計算機數(shù)據(jù)的交換，也能處理組態(tài)下裝和參數(shù)整定，并可通過網(wǎng)絡(luò)處理模件從INFI-NET環(huán)接收或發(fā)送例外報告。

　　(3) 輸入/輸出擴展總線處理數(shù)字量I/O模件和模擬量I/O模件與多功能處理器之間的數(shù)據(jù)通信。它是一個高速并行通信通道，其總線寬為8個數(shù)據(jù)位，傳輸速率為0.5Mb/s。

3.2 ALC系統(tǒng)與DCS間的通信

ALC系統(tǒng)通過計算機的網(wǎng)絡(luò)接口模塊與INFI-NET環(huán)相連，它與DCS間的通信要經(jīng)過DCS驅(qū)動器，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成兩個系統(tǒng)都能接受的協(xié)議形式。通信示意圖如圖5所示。

圖5 ALC與DCS通信

4 結(jié)束語

該集散控制系統(tǒng)于1996年11月開始調(diào)試，1997年9月20日通過考核驗收，自動控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，控制功能和控制精度符合生產(chǎn)工藝的要求。當氧產(chǎn)量從70%上升到100%時，ALC所需時間約為40min;氧產(chǎn)量從100%下降到70%時，ALC所需時間約為60min，耗電量是100%工況時的77.7%，大大降低了生產(chǎn)能耗，提高了經(jīng)濟效益。該系統(tǒng)基本達到無人控制，產(chǎn)品各項指標均達到合同要求，且重要的工藝參數(shù)可通過以太網(wǎng)傳送到廠級管理計算機，對于冶煉用氣的合理調(diào)度具有重要意義。