熱連軋水系統中PCS過程控制系統的應用

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關鍵詞:PCS控制系統;熱連軋;水系統;集中控制

1引言

德龍鋼鐵850mm熱連軋廠建于2003年，水系統于2003年底正式投產，這條熱連軋生產線上的工藝設備用水較多，有電機冷卻凈環水，軋機除塵水，層流冷卻水，設備冷卻濁環水，上塔冷卻水等，由人工在四個泵房進行啟停操作，人工操作嚴重影響了生產效率，通過pcs控制系統升級改造，滿足了生產的要求。2PCS過程控制系統的概述PCS控制系統是南瑞繼保公司在總結多年過程控制研究成果及現場運行經驗的基礎上，推出的過程級控制系統，該系統由PCS－9150控制器及I/O單元組成，由PCS－Explorer2組態軟件實現工程的創建、硬件組態、算法組態、在線監視、無擾更新等功能。PCS－9150過程控制系統適用于各種工藝設備、工藝段、廠區的過程控制，涵蓋發電、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進行信號處理，實現了大容量、高精度的快速、實時信息處理。⑵自主知識產權的高速背板總線HTM，帶寬可達320Mbps。⑶硬件和軟件均采用模塊化設計，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一體化設計，機箱式結構，工業級防護外殼，抗干擾能力強。⑸無風扇，寬溫運行。⑹冗余220VAC/DC電源輸入。

2熱連軋生產線水系統的功能

德龍850mm熱連軋生產線水系統由中心泵房、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高壓泵組、濁環高壓泵組、濁環低壓泵組、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，軋線生產時四個泵房都需要人工進行啟停操作，隨著產量的提高和生產節奏的加快，四個泵房仍由人工操作嚴重影響了生產效率，迫切需要進行電氣控制升級改造，來滿足生產的要求。

3PCS系統在熱連軋水系統改造中應用

在水系統電氣控制改造中，集中控制室內增加了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柜內安裝DPU01和DPU02控制器，DPU01實現中心泵房和一次池各泵組的控制，DPU02通過光纖以太網實現對層流泵房和高壓水泵房各泵組的遠程控制，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單元進行雙向實時通訊［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行向實時通訊，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/發送裝置)、CAN、定時器、看門狗電路、DMA(直接內存訪問)和GPIO(通用輸入/輸出)，本次升級改造現場環境復雜，需要大量的數字量、模擬量輸入輸出信號，并且實現與從站遠程通訊，各類IO插件大量使用，NR1201B負責IO單元內部總線通信，NR1136D負責對控制器IOLINK的通訊，NR1301T負責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通道開關量輸入插件，NR1521E是11通道開關量輸出插件(圖2)。編程軟件PCS－Explorer2是交直流保護控制和工業控制多領域的組態配置工具，同時也是日常運行和維護的工具［2］。軟件總體結構如圖3所示，包括菜單欄區域、管理視圖、工作區域、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工作區域集成了列表配置和圖形組態兩種功能，根據不同類型的組態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/替換結果和交叉引用結果四個Tab頁，用于顯示編譯配置組態結果。

4結語

帶鋼熱連軋生產線工藝復雜，對水處理使用要求嚴格，現場各類水泵房比較多，通過PCS過程控制系統升級改造，節省了人工成本和提高了生產效率，它在穩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，方便處理設備故障，為熱連軋廠的順利生產提供堅實的保障。

參考文獻:

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

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

作者：邢建輝 趙亞坤 單位：德龍鋼鐵有限公司