中小冶金生產(chǎn)過程中PLC.DCS.FCS的應(yīng)用和選擇

更新時間：2016-08-30 15:25:12　點擊數(shù)：2570

在冶金生產(chǎn)中，過程控制系統(tǒng)完成生成工藝參數(shù)的檢測、顯示、記錄、調(diào)節(jié)、控制、報警等功能，它對提高冶金生產(chǎn)線的作業(yè)率，改善產(chǎn)品質(zhì)量及縮短新產(chǎn)品、新工藝的開發(fā)周期起著極其重要的作用。其特點是對生產(chǎn)實時過程進(jìn)行控制，控制過程復(fù)雜，工藝滯后，監(jiān)控參數(shù)多且數(shù)據(jù)變化塊，數(shù)據(jù)處理及貯存量大。根據(jù)過程控制系統(tǒng)的特點及不同生產(chǎn)工藝過程控制要求，應(yīng)用不同的控制系統(tǒng)才可以既安全可靠又經(jīng)濟(jì)高效地完成生產(chǎn)任務(wù)。目前，國內(nèi)先進(jìn)的大、中型過程控制系統(tǒng)基本上以采用PLC和DCS為主，下面簡要分析了一下PLC、DCS及FCS在中小冶金生產(chǎn)過程控制中的不同應(yīng)用特點及選擇原則。各種控制系統(tǒng)的特點：

1、PLC系統(tǒng)主要特點是：工作可靠，運行速度快；積木式結(jié)構(gòu)，組合靈活；良好的兼容性；程序編制及生成簡單、豐富；網(wǎng)絡(luò)功能強。PLC系統(tǒng)能很好地完成工業(yè)實時順序控制、條件控制、計數(shù)控制、步進(jìn)控制等功能；能夠完成模/數(shù)（A/D）、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、通訊聯(lián)網(wǎng)、實時監(jiān)控等功能。

2、DCS具有以下主要特點；功能全；采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；完備的開放系統(tǒng)；可靠性高；具有綜合性和專業(yè)性；實現(xiàn)了人-機對話技術(shù)；系統(tǒng)擴展靈活；管理能力強。

3、FCS主要有以下特點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性；可互操作性強；數(shù)據(jù)的有效性和完整性；可控制性強；安全性高；擴展靈活。

由于現(xiàn)場總線FCS系統(tǒng)仍處于發(fā)展階段，標(biāo)準(zhǔn)未統(tǒng)一，各設(shè)備生產(chǎn)廠家處于觀望狀態(tài)，現(xiàn)有總線標(biāo)準(zhǔn)的智能設(shè)備價格明顯偏高（如變送器2萬元）。鋼鐵行業(yè)具有調(diào)節(jié)回路較少、監(jiān)視參數(shù)多的特點，現(xiàn)場總線FCS控制系統(tǒng)應(yīng)用較少，部分應(yīng)用也是作為PLC系統(tǒng)的遠(yuǎn)程終端，一般采用Profibus總線。這里主要介紹DCS與PLC控制系統(tǒng)的選擇。

隨著微電子技術(shù)尤其是個人計算機技術(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(shù)據(jù)處理功能和通訊與監(jiān)控功能，DCS系統(tǒng)向開放性發(fā)展，操作站采用工控機，操作系統(tǒng)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(tǒng)繁程度和價格，提高了系統(tǒng)的性價比。PLC和DCS在搶占市場的過程中，兩者相互借鑒、滲透、融合，極大地增加了用戶在設(shè)計和使用中的選擇性。同時，由于各種控制系統(tǒng)生產(chǎn)制造廠家較多，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，也給系統(tǒng)選擇帶來一定困難。現(xiàn)依據(jù)PLC系統(tǒng)和DCS的不同特點，在中小冶金建設(shè)和改造項目中，對過程控制系統(tǒng)的設(shè)計選型和應(yīng)用歸納總結(jié)以下原則進(jìn)行選擇。

1、按過程控制系統(tǒng)的控制規(guī)模及復(fù)雜程度

不同的冶金生產(chǎn)過程，過程控制系統(tǒng)控制規(guī)模與復(fù)雜程度不同，通常在過程控制系統(tǒng)規(guī)模較大、復(fù)雜程度較高時優(yōu)先選擇DCS。因為該系統(tǒng)是根據(jù)過程控制系統(tǒng)的特點發(fā)展而來的，它對大量的模擬量數(shù)據(jù)信息能較好地進(jìn)行處理、分析、運算，能完成各種復(fù)雜、繁瑣的調(diào)節(jié)控制計算，因此能夠完成規(guī)模大、復(fù)雜程度高的過程控制系統(tǒng)的工作。1995年在濟(jì)鋼干熄焦工程設(shè)計中，根據(jù)此項原則過程控制系統(tǒng)采用了日本橫河μXL DCS取得了較好的效果，系統(tǒng)配置如圖1所示。

2、按投資規(guī)模和項目經(jīng)濟(jì)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(guī)模較小的儀控系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先選擇價格相對低謙、性價比較好的PLC系統(tǒng)。如在1991年，濟(jì)鋼一煉鋼3#板坯連鑄機二冷配水改造工程和中板廠加熱爐改造工程等項目設(shè)計中，根據(jù)此項原則在過程控制系統(tǒng)中選用了美國德州儀器（TI）公司生產(chǎn)的TI-545系列PLC系統(tǒng)，也取得了很好的效果。該系統(tǒng)配置如圖2所示。

3、考慮系統(tǒng)連續(xù)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(tǒng)，則要考慮系統(tǒng)的連續(xù)性及兼容性。如果電氣控制系統(tǒng)占有很大的比重，則要考慮與生產(chǎn)管理計算機系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)的連接即通訊性能。1985年，濟(jì)鋼第一套計算機控制系統(tǒng)—MODICON 584系列PLC在濟(jì)鋼一煉鐵廠4#高爐上料系統(tǒng)應(yīng)用獲得成功，在以后的一煉鐵廠高爐改造或建設(shè)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(xù)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(tǒng)進(jìn)行控制或?qū)刂葡到y(tǒng)進(jìn)行升級換代，保證了系統(tǒng)的先進(jìn)性、連續(xù)性、兼容性，方便了各高爐間系統(tǒng)的信息通訊聯(lián)系和煉鐵生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，減少了控制軟件組態(tài)重復(fù)繁瑣的勞動，降低了備品備件的庫存成本。

4、考慮系統(tǒng)生產(chǎn)廠家技術(shù)服務(wù)性

目前在中國PLC系統(tǒng)和DCS的銷售市場，國外生產(chǎn)廠家占有率很大，國外各大生產(chǎn)廠家一般在中國高能產(chǎn)品宣傳和技術(shù)服務(wù)機構(gòu)，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(jié)構(gòu)、銷售策略、市場占有方向個不相同，合并或兼并后，在中國市場的技術(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(tǒng)時，應(yīng)充分掌握信息，考慮系統(tǒng)生產(chǎn)廠家技術(shù)服務(wù)性，以保護(hù)所選擇系統(tǒng)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(yīng)。

綜上所述，系統(tǒng)選型的原則可從以下幾個方面考慮：系統(tǒng)規(guī)模、復(fù)雜程序、系統(tǒng)的廉容及通訊性能，以及廠家技術(shù)支持和售后服務(wù)等。在冶金生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中，根據(jù)過程對象復(fù)雜程度的不同，以及針對控制系統(tǒng)的可靠性合理選擇的不同控制系統(tǒng)，對保證生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的自動化水平，降低工程造價有著十分重要的意義。