中小冶金生產(chǎn)過(guò)程中PLC.DCS.FCS的應用和選擇

更新時(shí)間：2016-08-15 15:52:01　點(diǎn)擊數：2693

在冶金生產(chǎn)中，過(guò)程控制系統完成生成工藝參數的檢測、顯示、記錄、調節、控制、報警等功能，它對提高冶金生產(chǎn)線(xiàn)的作業(yè)率，改善產(chǎn)品質(zhì)量及縮短新產(chǎn)品、新工藝的開(kāi)發(fā)周期起著(zhù)極其重要的作用。其特點(diǎn)是對生產(chǎn)實(shí)時(shí)過(guò)程進(jìn)行控制，控制過(guò)程復雜，工藝滯后，監控參數多且數據變化塊，數據處理及貯存量大。根據過(guò)程控制系統的特點(diǎn)及不同生產(chǎn)工藝過(guò)程控制要求，應用不同的控制系統才可以既安全可靠又經(jīng)濟高效地完成生產(chǎn)任務(wù)。目前，國內先進(jìn)的大、中型過(guò)程控制系統基本上以采用PLC和DCS為主，下面簡(jiǎn)要分析了一下PLC、DCS及FCS在中小冶金生產(chǎn)過(guò)程控制中的不同應用特點(diǎn)及選擇原則。各種控制系統的特點(diǎn)：

1、PLC系統主要特點(diǎn)是：工作可靠，運行速度快；積木式結構，組合靈活；良好的兼容性；程序編制及生成簡(jiǎn)單、豐富；網(wǎng)絡(luò )功能強。PLC系統能很好地完成工業(yè)實(shí)時(shí)順序控制、條件控制、計數控制、步進(jìn)控制等功能；能夠完成模/數（A/D）、數/模（D/A）轉換、數據處理、通訊聯(lián)網(wǎng)、實(shí)時(shí)監控等功能。

2、DCS具有以下主要特點(diǎn)；功能全；采用網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)；完備的開(kāi)放系統；可靠性高；具有綜合性和專(zhuān)業(yè)性；實(shí)現了人-機對話(huà)技術(shù)；系統擴展靈活；管理能力強。

3、FCS主要有以下特點(diǎn)：系統結構的高度分散性；可互操作性強；數據的有效性和完整性；可控制性強；安全性高；擴展靈活。

由于現場(chǎng)總線(xiàn)FCS系統仍處于發(fā)展階段，標準未統一，各設備生產(chǎn)廠(chǎng)家處于觀(guān)望狀態(tài)，現有總線(xiàn)標準的智能設備價(jià)格明顯偏高（如變送器2萬(wàn)元）。鋼鐵行業(yè)具有調節回路較少、監視參數多的特點(diǎn)，現場(chǎng)總線(xiàn)FCS控制系統應用較少，部分應用也是作為PLC系統的遠程終端，一般采用Profibus總線(xiàn)。這里主要介紹DCS與PLC控制系統的選擇。

隨著(zhù)微電子技術(shù)尤其是個(gè)人計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC和DCS的性能都有了極大的改進(jìn)。PLC大大提高了數據處理功能和通訊與監控功能，DCS系統向開(kāi)放性發(fā)展，操作站采用工控機，操作系統采用通用的Windows NT操作平臺，PC機豐富的軟件資源得以利用，因而大大降低了系統繁程度和價(jià)格，提高了系統的性?xún)r(jià)比。PLC和DCS在搶占市場(chǎng)的過(guò)程中，兩者相互借鑒、滲透、融合，極大地增加了用戶(hù)在設計和使用中的選擇性。同時(shí)，由于各種控制系統生產(chǎn)制造廠(chǎng)家較多，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，也給系統選擇帶來(lái)一定困難。現依據PLC系統和DCS的不同特點(diǎn)，在中小冶金建設和改造項目中，對過(guò)程控制系統的設計選型和應用歸納總結以下原則進(jìn)行選擇。

1、按過(guò)程控制系統的控制規模及復雜程度

不同的冶金生產(chǎn)過(guò)程，過(guò)程控制系統控制規模與復雜程度不同，通常在過(guò)程控制系統規模較大、復雜程度較高時(shí)優(yōu)先選擇DCS。因為該系統是根據過(guò)程控制系統的特點(diǎn)發(fā)展而來(lái)的，它對大量的模擬量數據信息能較好地進(jìn)行處理、分析、運算，能完成各種復雜、繁瑣的調節控制計算，因此能夠完成規模大、復雜程度高的過(guò)程控制系統的工作。1995年在濟鋼干熄焦工程設計中，根據此項原則過(guò)程控制系統采用了日本橫河μXL DCS取得了較好的效果，系統配置如圖1所示。

2、按投資規模和項目經(jīng)濟效率合理選擇

在一些中小型冶金項目中，特別是中小型改造項目，投資較少，規模較小的儀控系統應優(yōu)先選擇價(jià)格相對低謙、性?xún)r(jià)比較好的PLC系統。如在1991年，濟鋼一煉鋼3#板坯連鑄機二冷配水改造工程和中板廠(chǎng)加熱爐改造工程等項目設計中，根據此項原則在過(guò)程控制系統中選用了美國德州儀器（TI）公司生產(chǎn)的TI-545系列PLC系統，也取得了很好的效果。該系統配置如圖2所示。

3、考慮系統連續性、兼容性及通訊性能

在一些冶金改造項目中，如原項目中已有計算機控制系統，則要考慮系統的連續性及兼容性。如果電氣控制系統占有很大的比重，則要考慮與生產(chǎn)管理計算機系統信息網(wǎng)絡(luò )的連接即通訊性能。1985年，濟鋼第一套計算機控制系統—MODICON 584系列PLC在濟鋼一煉鐵廠(chǎng)4#高爐上料系統應用獲得成功，在以后的一煉鐵廠(chǎng)高爐改造或建設中，由于考慮MODICON生產(chǎn)PLC產(chǎn)品具有很強的兼容性及通訊性能，我們陸續采用了MODICON系列PLC產(chǎn)品（先是584系列，以后是更先進(jìn)的984系列和Quantum系列）對高爐各系統進(jìn)行控制或對控制系統進(jìn)行升級換代，保證了系統的先進(jìn)性、連續性、兼容性，方便了各高爐間系統的信息通訊聯(lián)系和煉鐵生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò )的建設，減少了控制軟件組態(tài)重復繁瑣的勞動(dòng)，降低了備品備件的庫存成本。

4、考慮系統生產(chǎn)廠(chǎng)家技術(shù)服務(wù)性

目前在中國PLC系統和DCS的銷(xiāo)售市場(chǎng)，國外生產(chǎn)廠(chǎng)家占有率很大，國外各大生產(chǎn)廠(chǎng)家一般在中國高能產(chǎn)品宣傳和技術(shù)服務(wù)機構，而國外公司經(jīng)常進(jìn)行重組、合并或兼并，由于各公司產(chǎn)品結構、銷(xiāo)售策略、市場(chǎng)占有方向個(gè)不相同，合并或兼并后，在中國市場(chǎng)的技術(shù)宣傳和服務(wù)方面，將有所變化，有些有所加強而有些有所削弱，因此我們在選擇系統時(shí)，應充分掌握信息，考慮系統生產(chǎn)廠(chǎng)家技術(shù)服務(wù)性，以保護所選擇系統的先進(jìn)性、發(fā)展性，以保證具有充分的技術(shù)支持和備品備件供應。

綜上所述，系統選型的原則可從以下幾個(gè)方面考慮：系統規模、復雜程序、系統的廉容及通訊性能，以及廠(chǎng)家技術(shù)支持和售后服務(wù)等。在冶金生產(chǎn)過(guò)程控制系統中，根據過(guò)程對象復雜程度的不同，以及針對控制系統的可靠性合理選擇的不同控制系統，對保證生產(chǎn)過(guò)程控制系統的自動(dòng)化水平，降低工程造價(jià)有著(zhù)十分重要的意義。