0、引言
云南某股份有限公司冶煉廠粉煤制備工序是20世紀70年代建成的，儀表及控制部分當時是由DDZ一Ⅱ型電動單元組合儀表來完成，通過10年的運行，設備老化，故障率高，維護量大，已經不能滿足生產的需要．為此，對儀表及控制部分進行了改造，采用浙大中控的SUPCON ECS- 100集散控制系統來完成生產過程的監控。
粉煤制備工序共有兩套完全相同的設備，正常生產時一開一備。其生產過程是將原煤通過球磨機加熱、磨細制粉后用真空輸送到各冶煉爐作為燃料和原料，粉煤制備工序生產過程的工藝流程如圖1。
原煤輸送部分在進入1 #，2#原煤倉之前已經和其它項目作了一次改造，由一臺PLC來控制4條皮帶運輸機和兩臺卸料器，通過原煤倉上的超聲波料位計的上下限來分別控制原煤進入1#，2#原煤倉。原煤輸送部分已完全實現了自動化生產，原煤在進入原煤倉后到生產出合格粉煤之間這一段由DCS系統進行監控。
原煤在進入1 #，2#原煤倉后由1#，2#圓盤給料機通過變頻器給到球磨機中，球磨機中的熱風是由飄浮爐提供，飄浮爐的溫度由一臺螺旋運輸機通過變頻器調節給煤量的大小來控制飄浮爐的溫度，原煤從球磨機出來后經過粗細分離器，細的部分作為合格產品送到粉煤倉，粗的部分再返回到球磨機，從粗細分離器出來后再經過旋風分離器，同樣細的部分作為合格產品送到粉煤倉，粗的部分再返回到球磨機，剩下的風煤混合氣由粉煤風機送到布袋收塵器，布袋收塵器收下來的部分再送到粉煤倉，其余部分由引風機排出。
由工藝提出要求，需對整個生產過程中電器設備進行全自動邏輯順序控制，對一些重要的生產過程參數進行控制和顯示，控制系統選用了浙大中控的SUPCON ECS - 100集散控制系統來完成生產過程的監視和控制。
1、SUPCON ECS -100集散控制系統的結構
該系統包括一個工程師站、一個操作員站和一個現場控制站，在粉煤制備工序中，為保證系統的安全，對于DI，DO點全部采用繼電器與系統卡件隔離，其中，工程師站是為專業工程技術人員設計的，內裝有相應的組態平臺和系統維護工具，通過系統組態平臺生成適合生產工藝要求的應用系統，具體功能包括：系統生成、數據庫結構定義、操作組態、流程圖畫面組態、控制功能組態、報表、趨勢程序編制等，操作員站是操作人員完成生產過程監控管理任務的人機界面，操作人員通過這個界面來完成生產過程的操作、管理等任務．控制站是系統中直接與工業現場進行信息交互的I/O處理單元，完成整個工業過程的實時監控功能，圖2是SUPCON ECS - 100的組成結構圖。
SUPCON ECS - 100系統的通信網絡分3層，最上層是信息管理網，通過網關與該廠的內部局域網相連接，將生產的實時數據及時傳送到內部局域網上，使領導、調度能方便地指揮生產，是實現全廠綜合管理的信息通道；中間層為過程控制網( SCnetⅡ)，采用高速冗余的工業以太網作為過程控制網絡，過程控制網實現工程師站、操作站和控制站的連接，完成信息、控制命令的傳輸與發送，雙重化的冗余設計，使得信息傳輸安全、高速、可靠；底層控制網絡為內部網絡(SBUS)，采用主控制卡指揮式令牌網，存儲轉發通信協議，是控制站各卡件之間信息交換的通道。
2、系統的組態
SUPCON ECS - 100系統的軟件為AdvanTrol - pr02.0，是浙大中控技術股份有限公司開發的全中文界面的監控軟件，由SCKey組態軟件和AdvanTrol監控軟件組成，啟動SCKey組態軟件進行控制系統的組態，針對粉煤制備工序，分兩部分進行控制系統的組態。
2.1數字量控制部分
2.1.1邏輯順序控制
對粉煤制各工序，工藝要求所有電器設備都必須按程序進行全自動的順序啟動和停止，SCKey組態軟件中對邏輯順控可采用“圖形編程”、“scx語言編程”等來實現邏輯順序控制．為了方便調試及檢修，所有電器設備在現場控制箱上都設了一個“聯鎖”一“手動”轉換開關，當設備調試或檢修時轉換開關打到現場“手動”位置，可以在現場直接啟動單臺設備；當需要在控制室進行聯鎖啟動時轉換開關打到“聯鎖”位置，可以在控制室進行聯鎖啟動。
2 .1.2其它數字量控制部分
如電動執行器的控制，在進行順序啟動和停止的過程中，要對一些風機的閥門進行自動控制，比如說風機在啟動之前要關閉閥門，在組態時可用一個DO信號來控制電動執行器使閥門關閉到設定的閥位值。布袋進出口壓差的控制，有兩種控制方式供操作人員選擇，一種是定時噴吹控制，操作人員通過DCS系統界面可以很方便的改變脈沖閥的噴吹時間和間隔時間；另一種是自動噴吹控制，當布袋進出口壓差大于設定值時自動打開脈沖閥進行噴吹，同樣的可以很方便的改變脈沖閥的噴吹時間和間隔時間。
其它報警、跳閘信號的控制，由于整個工藝的電器設備在正常生產時是聯鎖控制的，對于一些重要的參數也納入其中參加聯鎖控制．如球磨機的軸承溫度、潤滑油壓力等等，在系統組態時可根據工藝條件設定上下限值，DCS根據這些設定的上下限值來進行判斷是報警、停車、緊急停車，保證聯鎖控制設備的安全運行。
2.2模擬量的控制
對于模擬量的控制是DCS系統的優勢，SUPCON ECS -100系統對一些常規的控制（單回路、串級、單回路前饋、串級前饋、單回路比值、串級變比值、分程等）采用填表式的方式進行組態，使用起來相當方便。如果控制系統很復雜，用戶還可以自定義控制回路，始終可以滿足不同用戶的要求。
2.2.1球磨機出口溫度的控制
在粉煤制備工序中，球磨機出口溫度是一個重要的控制參數，對于球磨機出口溫度影Ⅱ向的因素較多，球磨機的進煤量、熱風的流量、球磨機的轉速等等，對于一個改造工程，而且還是只對控制部分進行改造，許多工藝設備還是用原來的，受環境、場地的限制，對影響球磨機出口溫度的一些參數還無法進行測量，因此給控制帶來了一定困難，針對現場的情況，經過仔細分析，采取以下方案來實現。用一個單回路的控制系統，通過改變給煤量的大小來控制球磨機的出口溫度，當溫度變化時，一般情況下，通過改變給煤量的大小來控制球磨機的出口溫度是可以完成的，如果通過改變給煤量的大小無法滿足，即溫度不能回到設定值sv上時，在溫度測量上再設一個設定值sv，當溫度的變化超過sv,時，DCS用一個DO信號去使熱風閥上的電動執行器動作，再通過改變熱風的大小保證球磨機的出口溫度回到設定值sv上來+這樣用一個單回路的控制系統再加上一個數字量DO信號完成了球磨機出口溫度的控制，圖4是球磨機出口溫度的控制原理框圖。
2.2.2其它模擬量的控制
在粉煤制備工序中，對電機轉速的控制，由于使用原設備，只需增加一個變頻器，接受DCS的AO信號，即可與DCS實現閉環控制，如球磨機進口溫度的控制，通過螺旋給煤電機的轉速控制進煤量的大小來調節球磨機進口溫度；布袋收塵器進口壓力的控制，通過改變風機的轉速來控制布袋收塵器進口壓力等等。
3、系統功能
SUPCON ECS - 100系統軟件是基于Windows 2000/NT操作系統，界面友好，控制系統組態和操作都很方便，通過SCKey組態軟件，可以制作出形象逼真、美觀的流程圖，同時其它的功能也不錯。
3.1工藝流程圖
根據生產工藝制作了十余頁不同的工藝流程圖，一些需要操作人員改變的設定值、電參數的顯示等用特有的彈出式流程圖的方式制作，供操作人員選用，可以從流程圖上很直觀的看到各種工藝參數，流程圖之間的切換也很方便。圖5是其中一套系統的操作流程圖．
3-2控制分組、趨勢圖及報表
控制分組主要完成許多實時性的操作，如控制系統的手，自動切換，PID參數的調整等；將一些重要的工藝參數作詳細的記錄，通過查看趨勢圖，可幫助操作人員調整工藝參數，為操作控制和事故分析提供重要的依據。
3.3電力參數的顯示與累計
SUPCON ECS - 100系統提供了一些電量信號處理卡件供用戶選擇，可配合電流、電壓互感器來實現高、低壓電力參數的顯示與累計，在粉煤制備工序中，由于該工序是為所有冶煉爐提供燃料，要求必須隨時保證生產的正常運行，所以供電上采取了雙回路同時供電的方式，在選型時就考慮了用系統的電量卡件來完成電力參數的顯示與累計，操作人員在計算機屏幕上就可以監視供電、用電及電能累計的情況，也對車間、班組的能耗考核提供了重要的數據，電量信號處理卡件的轉換精度為0.1%(F．S)，高于傳統電能表的計量精度，取代了傳統電能表計量的方式。
4、結束語
云錫冶煉廠粉煤制備工序用SUPCON ECS - 100系統改造后，實現了生產、操作全過程的自動控制，替代了原來的手動操作，大大減少了人為的誤操作，最大限度地保證了生產的正常運行，系統投運近一年以來，運行穩定，可靠性高，操作簡單，維護方便，滿足了生產工藝的要求。
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