DCS控制系统在步进梁式加热炉上的应用

一、引言 

    安钢高速线材轧钢加热炉是一座性能优良的步进梁式加热炉，其有效尺寸：20700×12700mm。额定加热能力为：120t/h，最大加热能力：140t/h。坯料规格：单排布料时：150×150×12000mm；双排布料时：150×150×5800mm；非定尺坯料：9000-12000mm；最大坯重量：2190kg。燃烧介质：高焦炉混合煤气，低发热值为7536±210KJ/m3。最大用量24812m3/h。其热工控制系统是由罗克韦尔自动化公司的ProcessLogixDCS系统完成。步进炉内炉料步进及炉料进、出由西门子PLC控制。其中高速离散控制、过程控制和安全控制融合于一个Logix控制平台上先进的控制技术，使加热炉的炉温的控制精度在±5℃，升降50℃仅需12分种；编写的空燃比自动寻优器软件代替热值仪和氧气分析仪的功能，实现了燃料流量和空气流量的优化配比，从而使燃烧达最佳状态。 

    二、系统硬件的组成 

    高线加热炉使用罗克韦尔自动化的ProcessLogixDCS控制系统（编程软件为ControlBuilder和DisplayBuilder）。本系统配置了操作站、服务器、控制站三个部分。其结构如图1： 

图1加热炉控制系统结构图 

    2.1服务器 

    为了高效利用过程参数，本系统配置了DELL服务器，系统平台为WindowsNT。配置了ProcessLogixServer后，服务器具有了实时数据库和功能完善的功能模块。用户可以用ContorlBuilder组态和优化用户控制程序，用DisplayBulder制作HMI。同时，用户可方便地用C语言编写自己的特殊功能模块。同时，服务器还完成打印报表的任务。在操作站出现特殊情况时，服务器还要兼操作站的所有功能，服务器是通过CONTROLNET网从控制器收集数据和向控制器发送命令，通过乙太网向操作站传送数据和接收命令。 

    2.2操作站 

    操作站由研华工控机和基于WindowsNT系统平台上的STATION软件组成，通过总貌图、控制图、报警图、过程状态图、过程历史图这些丰富的人机界面，操作员可以设定、查看过程参数或状态，察看故障报警明细。由于整个操作界面采用“向导式”的结构，从而大大方便了操作员的操作。 

    2.3控制站 

    控制站采用PLX系统，用于完成对加热炉的热工控制和过程参数检测。该系统的处理器1757PL＊52A是Rockwell专用处理器，具有8MRAM，高速底板与网络融为一体，I/O模块可带电插拨，并可以任意安排。在该系统中，控制站共设有一个主机架和二个扩展机架，完成了整个加热炉的6段温度控制、60多点的模拟量检测及20多个开关量的输入和输出。系统模板采用如下：4个756OF6CI/A模块、9个1756IB16D/A模块、2个1756OW16I模块、4个1756IF6I/A模块、5个1756IR6I/A模块、4个1756IT6I/A模块。为提高本系统的可靠量，所有AI、DI和DO均与现场进行了隔离，AI模板还选用了通道和通道间均有隔离的双隔离模板。按照确定的控制规则进行编程，根据加热炉的工况选择使用。将现场信号采样﹑燃气流量模糊控制回路﹑空气流量模糊控制回路﹑温度模糊控制回路编成子程序，模块化，在主程序中调用，以利于调试和控制功能组态。