熱連軋水系統(tǒng)中PCS過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用

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關(guān)鍵詞:PCS控制系統(tǒng);熱連軋;水系統(tǒng);集中控制

1引言

德龍鋼鐵850mm熱連軋廠建于2003年，水系統(tǒng)于2003年底正式投產(chǎn)，這條熱連軋生產(chǎn)線上的工藝設(shè)備用水較多，有電機冷卻凈環(huán)水，軋機除塵水，層流冷卻水，設(shè)備冷卻濁環(huán)水，上塔冷卻水等，由人工在四個泵房進(jìn)行啟停操作，人工操作嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率，通過pcs控制系統(tǒng)升級改造，滿足了生產(chǎn)的要求。2PCS過程控制系統(tǒng)的概述PCS控制系統(tǒng)是南瑞繼保公司在總結(jié)多年過程控制研究成果及現(xiàn)場運行經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，推出的過程級控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由PCS－9150控制器及I/O單元組成，由PCS－Explorer2組態(tài)軟件實現(xiàn)工程的創(chuàng)建、硬件組態(tài)、算法組態(tài)、在線監(jiān)視、無擾更新等功能。PCS－9150過程控制系統(tǒng)適用于各種工藝設(shè)備、工藝段、廠區(qū)的過程控制，涵蓋發(fā)電、鋼鐵、化工等，其特點有:⑴采用南瑞繼保公司研制的UAPC綜合保護控制平臺，采用高性能DSP進(jìn)行信號處理，實現(xiàn)了大容量、高精度的快速、實時信息處理。⑵自主知識產(chǎn)權(quán)的高速背板總線HTM，帶寬可達(dá)320Mbps。⑶硬件和軟件均采用模塊化設(shè)計，靈活可配置，具有插件、軟件模塊通用，易于擴展、易于維護的特點。⑷一體化設(shè)計，機箱式結(jié)構(gòu)，工業(yè)級防護外殼，抗干擾能力強。⑸無風(fēng)扇，寬溫運行。⑹冗余220VAC/DC電源輸入。

2熱連軋生產(chǎn)線水系統(tǒng)的功能

德龍850mm熱連軋生產(chǎn)線水系統(tǒng)由中心泵房、層流泵房、一次池泵房、高壓水泵房組成。中心泵房常用泵組有凈環(huán)高壓泵組、濁環(huán)高壓泵組、濁環(huán)低壓泵組、上塔高壓泵組，主要供軋線直流電機冷卻使用、軋輥冷卻使用、加熱爐門冷卻、水池上塔冷卻等，層流泵房常用泵組有上箱高壓泵組、上塔高壓泵組，主要供軋線層流冷水使用及冷卻水上塔降溫，一次池泵組主要是軋線用水回收再利用，供濁環(huán)泵組使用，高壓水泵房四個泵組主要供軋線除鱗水使用。四個泵房所在位置比較分散，軋線生產(chǎn)時四個泵房都需要人工進(jìn)行啟停操作，隨著產(chǎn)量的提高和生產(chǎn)節(jié)奏的加快，四個泵房仍由人工操作嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率，迫切需要進(jìn)行電氣控制升級改造，來滿足生產(chǎn)的要求。

3PCS系統(tǒng)在熱連軋水系統(tǒng)改造中應(yīng)用

在水系統(tǒng)電氣控制改造中，集中控制室內(nèi)增加了HMI人機界面、中心泵房PLC柜、一次池泵房PLC柜，層流泵房和高壓水泵房分別安裝了PLC柜。中心泵房PLC柜作為主站運行，層流泵房和高壓水泵房PLC柜作為從站運行，中心泵房PLC柜內(nèi)安裝DPU01和DPU02控制器，DPU01實現(xiàn)中心泵房和一次池各泵組的控制，DPU02通過光纖以太網(wǎng)實現(xiàn)對層流泵房和高壓水泵房各泵組的遠(yuǎn)程控制，圖1為人機界面。本次升級改造使用的PCS－9150IO單元是與PCS－9150控制器配套的信號輸入輸出單元，IO單元采用嵌入安裝方式，固定在機柜上，控制器通過IOLINK插件與PCS－9150IO單元進(jìn)行雙向?qū)崟r通訊［1］。PCS－9150IO元由IO機箱、電源插件、總線接口插件、IO插件組成，插件間通過機箱背板總線進(jìn)行向?qū)崟r通訊，IO插件處理器采用高性能MCU，同時包含了性能高及豐富的硬件資源，包括RAM、閃存、UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，通用異步接收/發(fā)送裝置)、CAN、定時器、看門狗電路、DMA(直接內(nèi)存訪問)和GPIO(通用輸入/輸出)，本次升級改造現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，需要大量的數(shù)字量、模擬量輸入輸出信號，并且實現(xiàn)與從站遠(yuǎn)程通訊，各類IO插件大量使用，NR1201B負(fù)責(zé)IO單元內(nèi)部總線通信，NR1136D負(fù)責(zé)對控制器IOLINK的通訊，NR1301T負(fù)責(zé)控制器供電的電源插件，采用冗余方式配置，NR1425B是6通道模擬量輸入插件，NR1424A是7通道模擬量輸出插件，NR1504D是19通道開關(guān)量輸入插件，NR1521E是11通道開關(guān)量輸出插件(圖2)。編程軟件PCS－Explorer2是交直流保護控制和工業(yè)控制多領(lǐng)域的組態(tài)配置工具，同時也是日常運行和維護的工具［2］。軟件總體結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括菜單欄區(qū)域、管理視圖、工作區(qū)域、屬性視圖和輸出視圖五大部分。其中:⑴管理視圖，包含工程和庫兩個Tab頁。可通過切換打開。⑵工作區(qū)域集成了列表配置和圖形組態(tài)兩種功能，根據(jù)不同類型的組態(tài)配置自動加載生成列表或圖形。⑶屬性視圖，包含輸入、輸出和參數(shù)三個Tab頁，用于顯示元件模塊的變量。⑷輸出視圖，包含輸出、警告/錯誤、查找/替換結(jié)果和交叉引用結(jié)果四個Tab頁，用于顯示編譯配置組態(tài)結(jié)果。

4結(jié)語

帶鋼熱連軋生產(chǎn)線工藝復(fù)雜，對水處理使用要求嚴(yán)格，現(xiàn)場各類水泵房比較多，通過PCS過程控制系統(tǒng)升級改造，節(jié)省了人工成本和提高了生產(chǎn)效率，它在穩(wěn)定性和成熟性上具有可靠的保證，改變了以前分布式操作，提供了歷史查詢記錄，方便處理設(shè)備故障，為熱連軋廠的順利生產(chǎn)提供堅實的保障。

參考文獻(xiàn):

［1］南瑞繼保．PCS－9150過程控制系統(tǒng)說明書(1．0版)［Z］．2016:12．

［2］南瑞繼保．PCS－9150過程控制系統(tǒng)說明書(1．0版)［Z］．2016:36．

作者：邢建輝 趙亞坤 單位：德龍鋼鐵有限公司