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TDC3000集散控制系统在冷烧车间自动化控制中的应用———————————————————————————————————————————————1TDC3000集散控制系统在xx冷烧车间自动化控制中的应用内容提要：xx冷烧工程为新建两台265m2烧结机，年产烧结矿490万吨。控制计算机采用的是TDC3000集散控制系统（DCS）。这个控制系统是从美国霍尼韦尔（HONEYWELL）公司引进的一套装置，用来实现对全厂所有工艺设备的电气联锁控制和过程控制。其中电气联锁控制采用逻辑管理站（LM）来实现；过程控制采用先进过程管理站（APM）来实现。在烧结室，配料室和中转站分别设有主控制室，各控制室中安装的人机接口装置（US）通过LCN网和UCN网与逻辑管理站（LM）和先进过程管理站（APM）连结，并通过它们来实现对全厂所有工艺设备的控制和监视。经现场调试和2002年以来的实际生产运行证明，这个控制系统硬件配置合理,软件设计方便、灵活、易于操作。实现了全厂分区集中操作，自动控制。操作通过专用键盘、球标或触摸屏等，按照规定的操作权限实现具体操作和数据的输入修改。显示通过CRT监视器，对生产全过程进行监视。显示画面包括：设备运行状态，工艺流程画面，组回路显示画面，趋势画面，报警画面等。报警功能：报警信号按优先级处理，处理方式包括：窗口显示，列表，音响输出，报警确认等。打印功能：能够打印输出各种生产报表及报警记录等。到目前为止，这个系统运行稳定。在保证高效、稳定生产和提高烧结控制自动化水平方面，一直发挥着重要作用。一、系统简介由美国霍尼韦尔(HONEYWELL)公司生产的TDC3000集散控制系统（DCS）主要由以下几个部分组成:1.局部控制网络简称LCN网(LocalControlNetwork)。它是构成TDC3000控制系统的基本框架，通过局部控制网络LCN将各种LCN模件连接起来。LCN模件主要有如下几种：(1).通用控制站US(UniversalStation)这是TDC3000的主要人机接口装置。它可以显示整个系统的数据，包括LCN模件中的和UCN网上设备中的。作为一个万能窗口，操作员、系统工程师或维护人员都可以根据不同需要来使用它。操作员用US对系统进行操作、监视、获取实时报警信息和对报警信息进行处理。随时掌握生产过程工艺参数和工况。系统工程师用US完成网络组态、建立过程数据库、建立用户工艺流程画面并设计系统报表。维护人员用US对系统进行故障诊断，显示诊断中出现的各种信息。(2).历史模件HM(HistoryModule)历史模件HM可存储大批量历史数据，如：过程报警、连续的过程数据、操作员操作记录、系统状态变化和系统错误等。(3).应用模件AM(ApplicationModule)TDC3000集散控制系统在冷烧车间自动化控制中的应用———————————————————————————————————————————————2在应用模件AM上可运行高级控制软件，如：LOOPTUNE控制软件包等。当在LCN网上连接有多个UCN网时，不同UCN网之间的通讯可在AM上来完成。(4).网络接口模件NIM(NetworkInterfaceModule)网络接口模件NIM将LCN网与UCN网连接起来。它的主要功能有：完成LCN网与UCN网之间通讯的必要转换；数据经NIM从UCN上传到LCN上相应的模件；在US上完成的数据库组态，存储在历史模件HM中，经NIM下装到UCN网上相应的装置中去；2．通用控制网络简称UCN网(UniversalControlNetwork)UCN网是一种高速、高可靠性的过程控制网，速度达到5MBIT/S。它可以连接过程管理站PM、高级过程管理站APM和逻辑管理站LM，并支持上述这些管理站之间的对等通讯（Peertopeercommunication）。换言之，这些装置之间可以相互读写数据。如前所述，UCN网通过网络接口模件NIM与LCN网与连接。3.面向各种现场用电设备的过程控制装置(1).过程管理站PM(ProcessManeger)过程管理站PM是一种性能灵活、功能齐全的数据采集和数据控制装置。它由一个能完成调节、逻辑、顺序功能控制处理器组成，并带有多达40个可选的智能I/O处理器。另外，独立的通讯与I/O接口处理器确保了到PM的高速信息交换。所要实施的控制功能种类、数量及处理速度，都由用户组态。PM与智能变换器完全融合，并支持双向数字通讯。在需要连续控制的场合也具有运算能力。(2).先进过程管理站APM(AdvancedProcessManeger)先进过程管理站APM是在过程管理站PM的基础之上开发的，具有增强功能。(3).逻辑管理站(LogicolManeger)逻辑管理站LM是一个性能先进的连接到过程的控制器。可广泛用于快速逻辑控制、顺序控制、连锁控制及离散控制等场合。LM的输入/输出模块直接与过程相联，实现数据的采集与控制。其多种类的输入/输出模块如：数字量、模拟量、BCD、ASCII码等，可满足各种不同需求。逻辑管理站LM具有远程控制功能，这是通过LM的远程站来实现的。远程站可以配置在距离LM3000米的地方，对于车间较多并且相距较远的工厂（如烧结厂），采用远程站的配置方式可以节省大量的配线电缆，节省工程投资。二、控制系统构成（见附图）全厂按照工艺流程分为：原料准备及运输系统；配料系统；烧结系统；冷矿筛分系统；成品运输系统等。共有工艺设备474台，检测控制点5596个，调节回路61路。根据流程特点和车间分布，在烧结室，配料室和原料区的中转站分别设置装有通用控制站US的主控制室，对全厂进行分区集中操作。全厂共设有控制站7个，分别安装面向现场用电设备的过程控制装置：过程管理站APM或逻辑管理站LM。这些控制站分别是：1号控制站：设在燃料仓库，主要完成燃料、熔剂破碎筛分系统的电气连锁控制和TDC3000集散控制系统在冷烧车间自动化控制中的应用———————————————————————————————————————————————3燃料矿槽的料位控制。2号控制站：设在配料室，主要完成各种物料的二次自动配料控制及配料混合系统的电气连锁控制。3号控制站：设在烧结室±0.00米平面，主要完成烧结机、环冷机系统的电气连锁控制。4号控制站：设在烧结室＋18.50米平面，主要完成烧结机、环冷机系统的过程控制。5号控制站：设在2号冷矿筛分室，主要完成整粒筛分系统的过程控制和电气连锁控制。6号控制站：设在原料中转站，完成烧结原料准备与运输的电气连锁控制。7号控制站：设在成品运输系统2号转运站，完成成品矿运输的电气连锁控制。三、主要控制功能应用1.对于电气控制而言，主要通过逻辑管理站LM上的LMM模件(LogicolManegerModule)实现LM与US之间的通讯。(1)通过在LMM模件上建立各种控制点,实现LM与US之间的通讯。可以在LMM模件上建立的控制点主要有:模拟量输入点AI（AnalogInput）模拟量输出点AO(AnalogOutput)数字量输入点DI(DigitalInput)数字量输出点DO(DigitalOutput)旗标点（Flag）通讯点（Linkage）离散量控制点（DigitalControl）时间量点（Timer）数值量点（Numeric）需要指出的是，上述控制点是建立在LMM模件上，用于US对LM进行操作。这与直接与过程相联的数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块是不同的概念。(2)结合烧结工程控制要求,设计中使用的控制点主要有:DigitalInput点用来采集设备运行状态,事故报警信息,编制工艺流程画面。所有现场设备运行状态，如电动机运行或停止、阀门开或闭、设备极限位置等，都由DigitalInput点来采集并被用来编制工艺流程画面。Flag点用来从US上向LM发送控制、操作、选择指令。这些指令包括：生产工艺流程的启动、停止，生产设备的选择等。DigitalControl点用来在US上直接对现场设备进行操作。如：高压电动机的远方启动、阀门开闭、翻板位置的切换、可逆胶带机正反转切换，等等。Linkage点用来进行LM与LM、LM与APM之间的通讯，即所谓PEERTOPEER通讯。其中，LM与LM之间的通讯用于各个生产系统之间相互传递各种连锁信号；LM与APM之间的通讯用于自动化仪表方面的料位信号,报警TDC3000集散控制系统在冷烧车间自动化控制中的应用———————————————————————————————————————————————4信号等传递给电控设计；(3)采用先进过程管理站（APM）所实现的主要过程控制功能计算机控制系统将完成全厂生产过程参数的采集、监视、报警；全厂计量数据的累计、显示；所有重要数据的历史记录、报表打印；主要生产过程的自动控制等。其中主要控制及计算项目如下：混合料配比控制一、二次混合添加水控制混合料槽料位控制铺底料槽料位控制点火炉煤气压力控制点火炉燃烧控制点火炉膛压力控制大烟道温度控制烧透点（BTP）计算返矿平衡控制(4)由LM所实现的主要顺控功能实现电气联锁控制：这是电气控制的主要内容之一，包括逆料流延时起动、顺料流延时停车、紧急停车、事故联锁停车等；远方单机控制：在前面提到，当需要时可在US上直接对现场设备进行操作。如四台高压环冷鼓风机的单独启动及环冷鼓风机阀门的开闭、翻板位置的切换、可逆胶带机打反转，工作设备与备用设备的在线切换等等。定时控制：润滑装置的定时工作、振打装置的定时动作；循环周期运行控制：环冷机双层卸灰阀与烧结机双层卸灰阀均是按一定的时间周期循环运行；计时与计数：用来累计设备运行时间，累计按时间周期循环运行设备的动作次数等；精矿仓库移动漏矿车自动卸料配料室移动可逆皮带机自动卸料事故报警系统停车报警起动失败报警阀门未开到位报警周期运行的设备拒动报警四、系统规划和工厂设计应注意的问题1.不同UCN网之间的通讯是在AM上来完成的，当交换信息量较大时，为增加可靠性，AM应考虑冗余。2.严格按照厂家要求，满足不同电压等级的电缆与光纤电缆、同轴电缆及双绞线之间的敷设距离。当现场条件满足不了规定的要求时，采用穿钢管或者封TDC3000集散控制系统在冷烧车间自动化控制中的应用———————————————————————————————————————————————5闭式电缆槽盒可将规定距离减少2/3。3.交流220V输入信号，当线路长度超过350米时，应考虑增设中间继电器。4.线路过长时（超过500米），可考虑用直流控制回路取代交流。参考文献：[1]马竹梧、邱建平、李江，《钢铁工业自动化》冶金工业出版社2000年。[2]朱善君、翁章、邓丽曼、周卓伦，《可编程控制系统原理、应用与维护》北京清华大学出版社1994年。附图：TDC3000系统配置图