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

】　　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、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。
　　
　　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：
　　

　　
　　
　　2、设计方案的特点
　　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。
　　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。