[摘 要]介紹西門子PCS7／V6.0冗余系統(tǒng)在安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司第二軋鋼廠雙蓄熱換向加熱爐應(yīng)用中的系統(tǒng)構(gòu)成和完成的主要功能。經(jīng)過(guò)1年多的運(yùn)行，系統(tǒng)一直可靠工作。
[關(guān)鍵詞]PCS7；加熱爐；冗余；語(yǔ)音報(bào)警；雙蓄熱
0 引言
河南安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司第二軋鋼廠新建一套3#蓄熱推鋼式加熱爐，爐子有效長(zhǎng)度30m，內(nèi)寬5.8m，用于鋼坯軋制前加熱。鋼坯最高溫度為1200℃，加熱能力100t／h（最大120t／h）。主燃料采用高焦混合煤氣，發(fā)熱值為1800×4.186kJ／m3。北京中冶科技發(fā)展公司和安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司第二軋鋼廠合作，采用西門子公司新推出的PCS7 V6.0系統(tǒng)方便容易地實(shí)現(xiàn)了該加熱爐的自動(dòng)儀控功能。
1 系統(tǒng)構(gòu)成
雙蓄熱燃燒新工藝節(jié)能效果顯著，加熱溫度高，升溫快，污染小，但是爐內(nèi)壓力波動(dòng)大，所以對(duì)控制要求較高。廠方要求在保證控制系統(tǒng)可靠性高的基礎(chǔ)上取消所有盤(pán)裝儀表，并提出報(bào)警需有指示燈及中文屏幕，同時(shí)伴有語(yǔ)音報(bào)警，以滿足夜班工作的需要。通過(guò)性價(jià)比選擇，最后確定使用西門子冗余PCS7 V6.0系統(tǒng)。
本系統(tǒng)包括一個(gè)冗余的AS414H控制站，冗余電源，冗余100Mb／s工業(yè)以太網(wǎng)，兩個(gè)互為冗余的操作員站，一個(gè)工程師站。冗余配置滿足了系統(tǒng)的高可靠性要求。PCS7 V6.0的數(shù)據(jù)歸檔可以設(shè)定按時(shí)間段分別存儲(chǔ)成不同的文件，方便備份到另一臺(tái)離線計(jì)算機(jī)做離線分析，歷史數(shù)據(jù)歸檔不受時(shí)間限制。系統(tǒng)配置見(jiàn)圖1。
系統(tǒng)各部件組成如下。
（1）控制站。一個(gè)冗余AS414H主站，下連7個(gè)冗余接口的DP站。共有208點(diǎn)DI；144點(diǎn)DO；AI的分布是熱電阻104路，熱電偶24路，4～20mA信號(hào)56路；AO為28路。所有模塊支持熱插拔。通過(guò)兩個(gè)互為冗余的CP443—1上掛由兩個(gè)100Mb／s的ESM交換機(jī)組成的快速工業(yè)以太網(wǎng)。
（2）操作員站。OS1和OS2兩個(gè)操作員站分別連ESM1和ESM2，實(shí)現(xiàn)冗余。每個(gè)站配有CP1613以太網(wǎng)卡，并利用冗余連接AS414H控制站的兩個(gè)CP443控制站以太網(wǎng)卡，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。還配備D-LINK以太網(wǎng)卡連到由D-LINK HUB組成的另一以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)組態(tài)和拷貝歸檔數(shù)據(jù)。
（3）工程師站。配有CP1613以太網(wǎng)卡連到ESM1交換機(jī)掛接控制以太網(wǎng)，對(duì)AS控制站組態(tài)和調(diào)試，實(shí)時(shí)控制時(shí)也可當(dāng)作操作員站。配備DLINK以太網(wǎng)卡連到由D—LINK HUB組成的另一以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)OS1和OS2兩個(gè)操作員站的組態(tài)和數(shù)據(jù)拷貝。
（4）100Mb／s工業(yè)以太網(wǎng)。由兩個(gè)互為冗余的ESM組成冗余控制網(wǎng)。
（5）100Mb／s組態(tài)網(wǎng)。工程師站通過(guò)它對(duì)OS1和OS2兩個(gè)操作員站組態(tài)，實(shí)時(shí)控制工程師站，通過(guò)它對(duì)OS1和OS2兩個(gè)操作員站拷貝歸檔數(shù)據(jù)。
2 控制功能的實(shí)現(xiàn)
2．1 主要控制功能
（1）溫度顯示和報(bào)警。共有100個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，超限報(bào)警。PCS7 V6.0有帶預(yù)設(shè)畫(huà)面樣板的模擬量監(jiān)測(cè)塊，組態(tài)時(shí)只要簡(jiǎn)單輸入信號(hào)地址、量程范圍、報(bào)警上下限，并在畫(huà)面中選定位置，就可以在運(yùn)行中得到帶正常、高報(bào)、高高報(bào)警等不同顏色變化的模擬量顯示。
（2）爐溫及空氣、煤氣流量的測(cè)量和控制。爐溫和空燃比分加熱一段、加熱二段、上均熱段和下均熱段四段遠(yuǎn)程操作和自動(dòng)控制。四段空氣、煤氣流量有手動(dòng)、自動(dòng)調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)與溫度的PID雙交叉串級(jí)控制，控制精度≤5℃。特別是手動(dòng)／自動(dòng)、內(nèi)部／串級(jí)的無(wú)擾動(dòng)切換，斷偶處理、數(shù)字濾波功能都可以用PCS7的庫(kù)程序（CFC塊）在CFC圖形環(huán)境連線編程中方便地實(shí)現(xiàn)。
（3）爐膛壓力的測(cè)量和控制。通過(guò)對(duì)空氣排氣管出口擋風(fēng)閥開(kāi)度的調(diào)節(jié)控制爐壓。
（4）煤氣壓力的測(cè)量和調(diào)節(jié)。
（5）空氣壓力的測(cè)量和調(diào)節(jié)。
（6）煤氣總管流量的測(cè)量和調(diào)節(jié)。
（7）O2、CO含量的測(cè)量。空氣排氣管道要求O2、CO含量檢測(cè)，并在操作站顯示。
（8）壓縮空氣壓力檢測(cè)。
（9）出爐鋼坯溫度檢測(cè)。對(duì)出爐鋼坯進(jìn)行溫度紅外檢測(cè)、顯示。
（10）汽化冷卻系統(tǒng)檢測(cè)、控制。包括1）汽包壓力：取壓點(diǎn)在汽包頂部，左右分布。2）汽包液位：雙色水位計(jì)就地顯示2點(diǎn)，遠(yuǎn)傳至儀表室2點(diǎn)點(diǎn)，左右分布。液位中心偏差為上下100mm，水位能夠通過(guò)自動(dòng)停水和補(bǔ)水進(jìn)行自動(dòng)控制。3）蒸汽流量檢測(cè)并能夠調(diào)節(jié)。4）給水壓力、流量檢測(cè)。5）汽包放散能夠在操作員站上控制。
（11）換向控制。包括1）實(shí)現(xiàn)各段內(nèi)分組定時(shí)換向。2）實(shí)現(xiàn)定溫?fù)Q向。3）實(shí)現(xiàn)超溫報(bào)警并強(qiáng)制換向。4）換向參數(shù)可調(diào)。
（12）報(bào)警及控制。包括1）對(duì)重要的報(bào)警除了已做的文字、畫(huà)面、燈光提示外，還做了語(yǔ)音報(bào)警。在這個(gè)工程中對(duì)汽包東水位上、下超限，西水位上、下超限，煤氣總管壓力低，空氣總管壓力低，壓縮空氣壓力低和煤氣快切閥關(guān)閥8個(gè)對(duì)生產(chǎn)安全極為重要的報(bào)警作了語(yǔ)音報(bào)警。完成語(yǔ)音報(bào)警硬件需要操作員站配有聲卡和音箱。軟件上要先在PCS7自動(dòng)生成的眾多報(bào)警中找到每一條想要做語(yǔ)音報(bào)警的報(bào)警，把它設(shè)成觸發(fā)一個(gè)動(dòng)作，并記下它的報(bào)警號(hào)。然后在標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)中寫(xiě)一段程序，這個(gè)程序?qū)λ挟a(chǎn)生動(dòng)作的報(bào)警檢查它的報(bào)警狀態(tài)，是coming的就播放對(duì)應(yīng)的預(yù)先錄好的一段語(yǔ)音文件，并且把coming狀態(tài)記到一個(gè)內(nèi)部變量，這個(gè)內(nèi)部變量要在全局腳本里被一個(gè)10s周期的全局腳本程序掃描。這樣當(dāng)某個(gè)語(yǔ)音報(bào)警發(fā)生后會(huì)不斷發(fā)出報(bào)警聲音，例如“汽包東水位上超限”，直到被操作員確認(rèn)或故障消失才停止。2）煤氣低壓報(bào)警并切斷。煤氣總管安裝快切閥，要求煤氣低壓時(shí)快切閥自動(dòng)切斷煤氣。3）空氣低壓報(bào)警并自動(dòng)切斷煤氣。4）所有燒嘴溫度高溫報(bào)警并自動(dòng)調(diào)節(jié)。5）汽包水位超限報(bào)警并自動(dòng)調(diào)節(jié)。6）汽包壓力報(bào)警并調(diào)節(jié)。7）風(fēng)機(jī)軸瓦溫度報(bào)警。
2．2 數(shù)據(jù)報(bào)表
數(shù)據(jù)報(bào)表包括（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表，歷史數(shù)據(jù)記錄和歷史曲線記錄。（2）主要參數(shù)數(shù)據(jù)保存3年。（3）能夠?qū)χ饕獏?shù)（各段參控溫度）的歷史數(shù)據(jù)和歷史曲線進(jìn)行離線分析。
3 結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)已于2003年8月16日投入試生產(chǎn)，2003年9月24日驗(yàn)收，運(yùn)行至今良好。PCS7V 6.0系統(tǒng)可靠，功能強(qiáng)大。系統(tǒng)成本比其它同類產(chǎn)品低，易于中標(biāo)。易用性使得它的工程成本較低，受到了最終用戶的歡迎。
