基于现场仪表通讯的集散控制系统在烧结自动配料中的应用

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1、基于现场仪表通讯的集散控制系统在烧结自动配料中的应用[发布日期：2010-09-27]基于现场仪表通讯的集散控制系统在烧结自动配料中的应用摘自《世界仪表与自动化》2006年第三期山东莱芜钢铁股份有限公司烧结厂山东莱芜271104作者：王如旭工程师    编者按：烧结配料作为钢铁生产的基础工序，其自动化的作用日益突现。尽管大多数烧结厂都很重视，也投资了自动配料，有的甚至改造过不止一次，耗费了大量资金。但最终能可靠运行，性能投资比高的则为数极少。莱芜钢铁厂针对工厂配料工艺要求，采用基于现场仪表通信的集散控制系统，经过一年多的实践，实现了运行可靠

2、、性能投资比高的目标，为烧结厂配料自动调节系统的改造设计积累了经验。关键词：现场通信集散控制烧结配料HART人工智能调节器1、莱钢1#烧结机配料工艺设备概况    烧结配料工序是将生产烧结矿所需的混匀铁矿粉、燃料（焦粉）、溶剂（石灰石、白云石、生石灰）及冷、热返矿，按照高炉冶炼要求及各种料的化学成分进行配料计算，确定各种料的配料比例，通过重量检测及控制给料设备，实现配料。莱钢烧结机配料室共17个使用的料仓，详情见下表：仓号1#-5#6#7#8#10#11#12#13#14#15#16#17#18#物料名称混匀矿粉焦粉焦粉煤粉石灰石白云石生石

3、灰冷返矿热返矿给料方式圆盘圆盘拖料圆盘圆盘圆盘螺旋拖料圆盘控制方式变频器改变给料量2、设计方案的特点6    针对传统烧结配料自动控制系统存在的问题，深入分析现场工艺及管理状况，结合最新测控实用先进技术，设计方案特点如下：2.1系统采用基于现场仪表通讯的集散控制方式    本设计将皮带秤、冲板流量计、雷达物位计、人工智能调节器等通过具备现场通信功能的宇电智能仪表与上位机通讯连接，组成基于现场通讯的集散控制系统。该现场仪表通讯采用的是基于主从协议原理的HART通信协议。其特点为通讯只有读写两条指令，上位机软件编写容易，并可用PC机作上位机，应

4、用其软件资源丰富，发展极快的优势。与模拟传输相比，具有易于调试维护和更高精度的优点。    该系统具有以下优点：（1）可靠性高。    采用光电隔离技术将通讯接口与仪表其他部分线路隔离。当通讯接口或线路发生故障时，皮带秤、调节器仍能正常工作。由于采用低电平数字信号且相位连续平均值为零，抗干扰能力强。接线简单、维护方便，数据传输准确。单机间检测控制设备之间故障不蔓延，上下位机之间故障不扩散，故障对整个系统的影响减至最小，大大提高系统的可靠性。手、自动转换方式灵活多样。既可在上位机，也可在基本调节器，还可在变频器及操作箱上转换，解决了故障时应急

5、慢的问题。（2）上位机数据处理能力强，监控程序功能更丰富。    由于以通讯方式采集数据，同时单机的部分统计数据由下位机完成，使得上位机主要进行系统数据的处理，可腾出更多的时间和内存处理功能更丰富的应用程序。（3）投资省。    6上位机不用模拟量输入输出模块及相应盘柜，也免去了热备上位机。同时，增加单机时无须再添公共部分硬件，节省系统扩充费。另外，节省信号电缆及安装调试费。还对使用和维护人员素质要求低，节省培训费。2.2硬件设备先进实用，维护工作量小（1）针对一般皮带秤维护工作量大，抗干扰能力差的问题，选用秤架免维护、称重毫伏信号现场数字

6、化和变为4-20mA信号的皮带秤。（2）选用先进实用冲板秤检测白灰、热返矿流量    白灰、热返矿流量的连续检测是烧结配料的一大难题。过去，一般用螺旋秤检测白灰，两台皮带秤或核子秤检测一个热返矿下料点，均工作不稳定、维护工作量大、精度低、投资高。本设计选用先进实用的冲板秤检测。其差动放大器用高精度称重传感器代替，既提高了稳定性及检测精度，又降低了维修工作量和技术要求。同时，使用陶瓷耐磨冲板，解决了钢冲板寿命短的问题。另外，其流量信号用皮带秤称重模块处理，解决了与上位机匹配问题。（3）基本控制器选用先进的人工智能调节器    能否实现高精度自

7、动调节，正确选择调节器是关键。本设计选用厦门宇电AI-808型具备现场通讯功能采用模糊规则进行PID调节的人工智能调节器。与一般调节器相比，它能在降低超调的同时又提高响应速度。在误差大时，运用模糊算法进行调节，以彻底消除PID饱和积分现象；当误差趋小时，采用改进后的PID算法进行调节。具备自动学习系统特性及给定值和测量值的改变分别处理的功能。具有多种设定方式，既可直接在其面板按键上手动数字设定，还可在其外给定端子上模拟量设定。为防止异常超调，还具有控制量上、下限预设定功能。同时调试简单，对正常生产影响小。结构型式为热拔插式，更换方便快捷。（

8、4）选用先进的雷达物位计检测白灰、热返矿仓料位    白灰、热返矿仓料位传统检测方式为称重式、重锤式、手工探尺，均维护难及维修工作量大、不可靠。我们选用准确、可靠、免维护的雷达物