关于三电控制系统在喷煤项目中的应用李浩

关于三电控制系统在喷煤项目中的应用李浩

李浩

唐山市新宇自动化仪表技术有限公司河北唐山063001

摘要：随着科学技术的发展，三电控制系统在各个领域得到广泛的应用。主要从配置、功能、技术方面浅析了三电控制系统在喷煤项目中的应用。

关键词：三电控制系统；喷煤项目

引言

三电控制系统主要指检测仪表系统、电气系统、自动化系统（PLC系统）。它在功能分配上又是分级式层次结构，高层次是过程控制级，低层次是基础自动化级。基础自动化级，主要进行电气自动控制和仪表自动化控制，对工艺设备过程信息进行检测、显示、记录和数据初步处理，执行设备运转控制及工艺设备过程自动调节，超限报警。过程控制级，主要完成生产过程优化控制、操作指导、数据处理和存储，与上级管理计算机及其它计算机之间的数据通信。

喷煤工程中三电控制系统包括上料系统，制粉系统、烟气系统及喷吹系统等的过程控制。采用仪电合一的分布式微机控制系统，以工控机为操作站，以PLC为控制站控制工艺设备运行，从而提高了生产水平和生产效率，加强了生产作业的安全性。PLC控制系统布置在喷煤主控室。主要完成控制和监视功能。

1控制系统

控制系统从控制体系上分为三级网络控制结构：基础控制级、过程控制级、监控管理级。监控管理层和现场控制级通过工业级交换机构成100M以太网。

基础控制级：由PLC系统组成，系统采用先进的组态编程工具，组态简单方便，在中控室工程师站或操作员站可以为各控制系统进行维护。

过程控制级：采用工业以太网技术。

监控管理级：设置全功能操作员站、操作员站可以按照操作、工艺需要划分给系统，各系统范围内操作员站间可互为备用。操作员站采用市场通用成熟的监控软件，该软件平台要求功能强大，并且可以和控制系统进行无缝连接。监控管理层留有与厂级管理网络第三方设备系统通讯接口。

控制系统的设计具有安全、可靠、稳定、可扩展的特点。

系统可按工艺划分成子系统及与之有关的电控、仪控系统。各子系统和工控机组成通讯网络。系统具有数据通讯、生产监控和管理的功能。系统的操作必须具有程控、单机和机旁操作方式，三种操作方式可独立切换。

2.PLC系统功能

2.1.1系统概述

喷煤计算机控制系统是由一套PLC、网络设备和软件组成的综合控制系统。实现各种信号的检测和控制，并将喷煤车间的生产过程信息集成到喷煤主控室主控计算机中，该主控计算机提供和钢铁公司未来的MES（生产制造系统）良好的接口。

PLC控制系统，ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器，专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。

自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。

基础自动化系统从控制对象性质来说，可分为顺控和仪控两部分；控制任务由PLC来完成，过程监视和信息集成由WCC监控软件来完成。

从功能上是由过程站、数据通讯系统和人机接口组成。特点是易于组态，易于扩展。其目的是为了确保系统安全高效的运行，并满足各种运行工况的要求。

2.1.2系统硬件

要求采用最新网络技术、最新现场总线技术，将国内外的最新的产品进行系统集成。整体系统分为上位管理层，现场控制层及其传输网络。在工程师站和操作员站有以太网通讯功能，通过网线连接到交换机上。

2.1.2.1操作站

操作站是集散控制系统与用户进行信息交换的设备。

一般用一台高档微型计算机作为操作站主机，它采用实时多任务操作系统，并配有彩色CRT显示器，键盘，打印机，拷贝机等。利用CRT的显示功能和键盘的操作功能对生产过程进行集中操作和监视。

操作站有操作员键盘和工程师键盘，分别由操作员和工程师操作，实现不同的功能。由若干计算机组成。

2.1.2.2网络

A、HMI网络

喷煤控制系统的操作员站以及不同系统之间采用100MTCP/IP以太网，通讯介质为以太网超五类双绞线或光缆，采用TCP/IP协议，有很强的网络互联能力。TCP/IP协议是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。

B、系统网络

在上位管理网络中，操作员站、工程师站主要是完成综合监视过程控制级的所有信息，进行显示，记录，数据处理，并且可以按一定权限进行控制回路的组态和参数修改等操作。操作员站装有监控软件，它们既起到SCADA的作用又有数据采集器的作用，可将上位监控软件中的过程数据、历史数据、报警信息、操作员信息等传送到外部网络中。

2.1.2.3控制站

CPU

具有出色的处理能力，能精确进行整数和浮点数运算。

为便于生产，制粉系统与喷吹系统采用两套CPU，相互独立，通过以太网通讯联络。

I/O模板

I/O模板是电气信号转换器，它将送至和来自现场装置的信号，如限位开关、接近开关、温度传感器、电磁阀、阀执行器等信号转换成CPU能够处理的信号电平和格式。

所有I/O模板都是软件可配置的，开关量和模拟量输出可进行预设置，保护现场的人身和设备安全。

所采用的模拟量输入/出模板（标准信号）分辨率12/14位，对于热偶、热阻信号直接配有相应的模板。

I/O模板点数配置预留15%或以上。

2.1.3系统软件

控制系统的软件主要有系统软件、监控软件、编程软件，主要软件如下：

1.WINDOWS7或XP中文版

2.WCC等监控软件

3.STEP7等编程软件

2.1.4计算机-PLC系统的主要画面

主要监控画面

1、操作指导画面：包含主要操作说明和操作方法。

2、生产流程画面：主要包括各子系统监视控制画面和系统流程总画面；其中各子系统监视控制画面，显示设备的状态（自动、手动、运行），同时完成各子系统的电气设备操作（系统的启动、停止、紧急停车等）。

3、主要仪表监控画面：完成喷煤重要的仪表参数的显示和数据的输入等。

4、其它仪表监控画面：按回路号分组显示。

5、动态趋势画面：有主要参数趋势画面、动态趋势画面和其它分组显示画面（按照分组标准）。

6、历史趋势画面：画面按分组显示。

7、故障报警显示画面：完成报警显示。

8、原料输送监控画面：完成配煤与上料系统的监控与操作。

9、制粉系统监视画面：完成烟气与煤粉制备的监控与操作。

10、喷吹系统监视画面：完成喷吹系统的监控与操作。

11、各仪表参数监控画面：显示与记录各重要的仪表检查点位的实时数据与历史曲线。

12、润滑站监控画面：实时监控磨煤机润滑站的运行状态与数据采集。

2.1.5计算机-PLC系统的操作方式

操作方式有：

程控

单机联锁

单机解锁

机旁

PLC控制系统操作总体上分为机旁方式和计算机集中控制方式。机旁方式用于试车和检修使用。计算机集中控制方式分为程控、单机联锁、单机解锁，是通过鼠标进行操作。程控是按照工艺划分流程、全自动启动，正常生产是采用此方式。单机联锁是带有联锁条件单独启动设备，正常生产也可采用此方式；单机解锁是没有联锁条件单独启动设备，用于试车和检修使用。各控制系统具有以下基本控制要求，各顺控系统必须满足，否则，可能会出现设备或人身事故。在喷煤主控制室，通过操作站进行上料、烟气、制粉、喷吹等全过程集中控制操作，对整个工艺过程进行监视。

3.1电控系统功能

电控系统功能应能实现本项目工程中与计算机-PLC系统有关的所有设备的供电和控制。磨煤机与高温引风机采用软启动方式启动。

3.2仪控系统功能

实现喷煤系统过程温度检测、压力检测、流量检测和各种阀位、行程状态的检测和相应监控。将上述物理量采集到PLC，在画面上进行监视或作为反馈或作为保护参数，操作员还可以下发指令对相关的调节阀门进行调节。

根据自动化控制系统的准确性、可靠性和稳定性要求，仪控设备尤其一次部件的选型必须满足：

●低零漂、高稳定度、测量准确可靠。

●满足工艺要求的信号响应速度。

●信号传输可靠，数据处理计算准确。

结束语

在工业化、信息化发展迅速的今天，三电控制系统的综合配置，综合应用，因具有良好的实用性、较高的可靠度，从而得到更广泛的应用。

参考文献：

[1]《钢铁企业电力设计手册》1996年冶金工业出版社出版

[2]刘文丽，《高炉三电控制系统》，《自动化与仪表》，2006（2）