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基金會(huì)現(xiàn)場總線FF技術(shù)在球團(tuán)豎爐上的應(yīng)用
時(shí)間:2006-08-10 15:15:00來源:jiangf
根據(jù) FF 總線系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),結(jié)合豎爐造球生產(chǎn)的工藝特點(diǎn),將豎爐造球控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下,見圖二。
如上圖所示,整個(gè)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(yùn)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?fù)浣Y(jié)構(gòu),通過 HSE/H1 網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)絡(luò)集線器連接;系統(tǒng)中的各電氣控制系統(tǒng)由 NCS-3000 FF 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(biāo)準(zhǔn)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(jī),如操作站(人機(jī)接口),工程師站(組態(tài)與診斷), 生產(chǎn)調(diào)度(企業(yè)資源計(jì)劃)工作站和管理工作站等,通過工業(yè)以太網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)集線器連接,采取星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
系統(tǒng)中的操作站、工程師站、生產(chǎn)調(diào)度工作站和管理工作站構(gòu)成系統(tǒng)的生產(chǎn)調(diào)度、計(jì)劃管理、信息決策網(wǎng)絡(luò)層,該層網(wǎng)上傳遞的管理數(shù)據(jù)信息量較大,實(shí)時(shí)性及安全性要求不很高,采用工業(yè)以太網(wǎng)方式互連,使系統(tǒng)具有冗余功能。用戶通過網(wǎng)絡(luò)能將生產(chǎn)決策、計(jì)劃、管理、經(jīng)營和調(diào)度等所有功能信息進(jìn)行有效集成,使工廠各個(gè)職能部門和車間成為一個(gè)統(tǒng)一的整體。網(wǎng)絡(luò)各計(jì)算機(jī)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(chǔ)與交換及顯示等功能;工程師站的作用是完成對設(shè)備的組態(tài)、系統(tǒng)工藝參數(shù)的設(shè)定和修改、報(bào)警上下限的設(shè)定及系統(tǒng)運(yùn)行、生產(chǎn)、報(bào)警等歷史資料的顯示和查詢功能;生產(chǎn)調(diào)度工作站的作用是實(shí)現(xiàn)各車間生產(chǎn)調(diào)度自動(dòng)化;管理工作站的作用是對系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行管理, 生成管理所需的各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表并打印。采用 OPC 標(biāo)準(zhǔn),實(shí)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(jìn)控制的能力;支持高級語言環(huán)境的能力。
現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)層采用現(xiàn)場總線基金會(huì) FF H1 總線和 FF HSE 總線。儀表控制系統(tǒng)所使用的 FF 智能儀表通過 FF H1 總線按照總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接,根據(jù)安裝位置和功能劃分為 8 個(gè)網(wǎng)段,每個(gè)網(wǎng)段有 8-16 臺(tái)設(shè)備,各網(wǎng)段間通過 HSE/H1 接口設(shè)備與 HSE 總線按照星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接。 FF 現(xiàn)場總線儀表可構(gòu)成控制回路、能夠提供更多過程信息或更多維護(hù)信息,具有設(shè)備遠(yuǎn)程調(diào)試和自診斷能力,維護(hù)方便。Hl 鏈路主設(shè)備 LAS( 具有鏈路活動(dòng)調(diào)度功能的設(shè)備,控制閥、變送器均可以有此功能 ) 可進(jìn)行冗余配置。傳統(tǒng)的離散數(shù)據(jù)和過程控制中標(biāo)準(zhǔn)的 4 ~20 mA 模擬儀表信號通過NCS-3000 FF 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 FF HSE 總線互聯(lián),安全連鎖、手 / 自動(dòng)控制、數(shù)值轉(zhuǎn)換等功能由主控制器實(shí)現(xiàn),各主控制器能獨(dú)立運(yùn)行。
四.系統(tǒng)功能概述
基于 FF 現(xiàn)場總線技術(shù)的球團(tuán)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(tuán)的原料供應(yīng)部分, 原料配比的精確度可直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。配料烘干系統(tǒng)由5臺(tái)NCS-3000 FF 分布式智能 I/O 控制器來控制,每臺(tái)控制器可連接 48 點(diǎn) DI/DO ,共 240 點(diǎn), 控制方式有上位機(jī)自動(dòng)控制、上位機(jī)手動(dòng)控制、操作臺(tái)手動(dòng)控制和現(xiàn)場機(jī)旁箱手動(dòng)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(jī)、葉輪給料機(jī)、配料皮帶、烘干皮帶和烘干機(jī)等設(shè)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(shí)換倉;精粉倉根據(jù)設(shè)定配料量和電子秤采集的反饋量,對圓盤給料機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速,構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng),實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)下料量;皂土倉根據(jù)設(shè)定配料量和從葉輪給料機(jī)采集的反饋量,對葉輪給料機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速,構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng),實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)下料量;對配料皮帶、圓盤給料機(jī)、電子皮帶、葉輪給料機(jī)、螺旋輸送機(jī)、烘干皮帶和烘干機(jī)實(shí)現(xiàn)連鎖順序啟動(dòng) / 停止和帶料同時(shí)啟動(dòng) / 停止。
• 造球篩分電氣控制系統(tǒng)
球團(tuán)豎爐工藝對造球的均勻程度和球團(tuán)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(chǎn)過程的控制 , 為豎爐本體焙燒提供優(yōu)質(zhì)生球。系統(tǒng)由 6 臺(tái) NCS-3000 FF 分布式智能 I/O 控制器來控制,每臺(tái)控制器可連接 48 點(diǎn) DI/DO ,共 288 點(diǎn), 控制方式有上位機(jī)自動(dòng)控制、上位機(jī)手動(dòng)控制、操作臺(tái)手動(dòng)控制和現(xiàn)場機(jī)旁箱手動(dòng)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(dòng)卸料器、干料皮帶、返粉皮帶、返球皮帶和球料皮帶等設(shè)備,可 根據(jù)配料要求隨意選擇運(yùn)行的造球倉并在線隨時(shí)換倉;根據(jù)設(shè)定下料量, 對配料圓盤實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速,構(gòu)成開環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng),實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)造球速度;對配料圓盤、造球圓盤、圓輥篩、 電動(dòng)卸料器、干料皮帶、返粉皮帶、返球皮帶和球料皮帶 實(shí)現(xiàn)連鎖順序啟動(dòng) / 停止和帶料同時(shí)啟動(dòng) / 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(chǎn)需要,通過調(diào)節(jié)布料車和布料皮帶的運(yùn)行,控制球料向豎爐內(nèi)的投放量及投放時(shí)機(jī),從而提高豎爐利用率及產(chǎn)品質(zhì)量。系統(tǒng)由 2 臺(tái) NCS-3000 FF 分布式智能 I/O 控制器來控制,每臺(tái)控制器可連接 48 點(diǎn) DI/DO ,共 96 點(diǎn),控制方式有上位機(jī)自動(dòng)控制、上位機(jī)手動(dòng)控制、操作臺(tái)手動(dòng)控制和現(xiàn)場機(jī)旁箱手動(dòng)控制。系統(tǒng)包括布料皮帶、布料車、六輥和電振給料機(jī)等設(shè)備,根據(jù)需要調(diào)節(jié)布料車及布料皮帶運(yùn)行狀態(tài);對料皮帶、布料車、六輥和電振給料機(jī) 實(shí)現(xiàn)連鎖順序啟動(dòng) / 停止和帶料同時(shí)啟動(dòng) / 停止。
• 成品運(yùn)輸電氣控制系統(tǒng)
豎爐成品系統(tǒng)是豎爐焙燒球團(tuán)的最后環(huán)節(jié),主要是對焙燒后的熟球進(jìn)行冷卻,經(jīng)皮帶輸送到高爐或料場、補(bǔ)球倉。系統(tǒng)由3 臺(tái) NCS-3000 FF 分布式智能 I/O 控制器來控制,每臺(tái)控制器可連接 48 點(diǎn) DI/DO,共 144 點(diǎn),控制方式有上位機(jī)自動(dòng)控制、上位機(jī)手動(dòng)控制、操作臺(tái)手動(dòng)控制和現(xiàn)場機(jī)旁箱手動(dòng)控制。系統(tǒng)包括鼓風(fēng)機(jī)、成品皮帶、補(bǔ)球皮帶、鏈板機(jī)、刮板機(jī)、振動(dòng)篩和帶冷機(jī)等設(shè)備,對鼓風(fēng)機(jī)、成品皮帶、補(bǔ)球皮帶、鏈板機(jī)、刮板機(jī)、振動(dòng)篩和帶冷機(jī) 實(shí)現(xiàn)連鎖順序啟動(dòng) / 停止和帶料同時(shí)啟動(dòng) / 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(chǎn)過程中的主要工序和流程采用自動(dòng)控制, 并且對生產(chǎn)線上的主要工藝參數(shù)如流量,壓力,溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集,實(shí)時(shí)顯示及實(shí)時(shí)報(bào)警。報(bào)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(jìn)行累計(jì)和計(jì)量,可用于生產(chǎn)調(diào)度和管理。系統(tǒng)由 8 個(gè) FF H1 總線網(wǎng)段組成, 每個(gè)網(wǎng)段有 8-16 臺(tái) FF 現(xiàn)場總線智能儀表。由于采用了 FF 現(xiàn)場總線技術(shù),有很強(qiáng)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(gè)溫度信號處理后,將信息傳輸給控制器,這樣僅靠儀表設(shè)備所提供的功能塊,就能很方便地構(gòu)成所需要的控制回路,并可隨時(shí)診斷出設(shè)備的運(yùn)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(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試和維護(hù),對現(xiàn)場儀表故障快速診斷及處理。
五.結(jié)論與展望
基于 FF 現(xiàn)場總線的球團(tuán)豎爐控制系統(tǒng),以 FF 現(xiàn)場總線作為連接現(xiàn)場智能設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的底層通信網(wǎng),利用現(xiàn)場總線作為通信平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備之間以及現(xiàn)場設(shè)備和高層系統(tǒng)之間進(jìn)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(dá)到整個(gè)工業(yè)控制系統(tǒng)的全分布式控制和全網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)轉(zhuǎn)。 NCS-3000 系列產(chǎn)品采用 FF 標(biāo)準(zhǔn),其模塊化設(shè)計(jì)使系統(tǒng)的安裝組態(tài)乃至以后的維護(hù)變得非常簡單,為工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的全面自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制提供良好的支持。標(biāo)簽:
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