中小冶金生產過程中PLC.DCS.FCS的應用和選擇

更新時間：2016-08-15 15:52:01　點擊數(shù)：2571

在冶金生產中，過程控制系統(tǒng)完成生成工藝參數(shù)的檢測、顯示、記錄、調節(jié)、控制、報警等功能，它對提高冶金生產線的作業(yè)率，改善產品質量及縮短新產品、新工藝的開發(fā)周期起著極其重要的作用。其特點是對生產實時過程進行控制，控制過程復雜，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)的特點及不同生產工藝過程控制要求，應用不同的控制系統(tǒng)才可以既安全可靠又經濟高效地完成生產任務。目前，國內先進的大、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在中小冶金生產過程控制中的不同應用特點及選擇原則。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；積木式結構，組合靈活；良好的兼容性；程序編制及生成簡單、豐富；網(wǎng)絡功能強。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、步進控制等功能；能夠完成模/數(shù)（A/D）、數(shù)/模（D/A）轉換、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)絡通信技術；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；系統(tǒng)擴展靈活；管理能力強。

3、FCS主要有以下特點：系統(tǒng)結構的高度分散性；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，標準未統(tǒng)一，各設備生產廠家處于觀望狀態(tài)，現(xiàn)有總線標準的智能設備價格明顯偏高（如變送器2萬元）。鋼鐵行業(yè)具有調節(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)應用較少，部分應用也是作為PLC系統(tǒng)的遠程終端，一般采用Profibus總線。這里主要介紹DCS與PLC控制系統(tǒng)的選擇。

隨著微電子技術尤其是個人計算機技術的飛速發(fā)展，PLC和DCS的性能都有了極大的改進。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計和使用中的選擇性。同時，由于各種控制系統(tǒng)生產制造廠家較多，產品更新?lián)Q代快，也給系統(tǒng)選擇帶來一定困難?，F(xiàn)依據(jù)PLC系統(tǒng)和DCS的不同特點，在中小冶金建設和改造項目中，對過程控制系統(tǒng)的設計選型和應用歸納總結以下原則進行選擇。

1、按過程控制系統(tǒng)的控制規(guī)模及復雜程度

不同的冶金生產過程，過程控制系統(tǒng)控制規(guī)模與復雜程度不同，通常在過程控制系統(tǒng)規(guī)模較大、復雜程度較高時優(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)信息能較好地進行處理、分析、運算，能完成各種復雜、繁瑣的調節(jié)控制計算，因此能夠完成規(guī)模大、復雜程度高的過程控制系統(tǒng)的工作。1995年在濟鋼干熄焦工程設計中，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(guī)模較小的儀控系統(tǒng)應優(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，則要考慮與生產管理計算機系統(tǒng)信息網(wǎng)絡的連接即通訊性能。1985年，濟鋼第一套計算機控制系統(tǒng)—MODICON 584系列PLC在濟鋼一煉鐵廠4#高爐上料系統(tǒng)應用獲得成功，在以后的一煉鐵廠高爐改造或建設中，由于考慮MODICON生產PLC產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產品（先是584系列，以后是更先進的984系列和Quantum系列）對高爐各系統(tǒng)進行控制或對控制系統(tǒng)進行升級換代，保證了系統(tǒng)的先進性、連續(xù)性、兼容性，方便了各高爐間系統(tǒng)的信息通訊聯(lián)系和煉鐵生產管理網(wǎng)絡的建設，減少了控制軟件組態(tài)重復繁瑣的勞動，降低了備品備件的庫存成本。

4、考慮系統(tǒng)生產廠家技術服務性

目前在中國PLC系統(tǒng)和DCS的銷售市場，國外生產廠家占有率很大，國外各大生產廠家一般在中國高能產品宣傳和技術服務機構，而國外公司經常進行重組、合并或兼并，由于各公司產品結構、銷售策略、市場占有方向個不相同，合并或兼并后，在中國市場的技術宣傳和服務方面，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，應充分掌握信息，考慮系統(tǒng)生產廠家技術服務性，以保護所選擇系統(tǒng)的先進性、發(fā)展性，以保證具有充分的技術支持和備品備件供應。

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、復雜程序、系統(tǒng)的廉容及通訊性能，以及廠家技術支持和售后服務等。在冶金生產過程控制系統(tǒng)中，根據(jù)過程對象復雜程度的不同，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。