艾默生DCS在煉鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用
一.簡介
2000m3高爐自控系統(tǒng)采用了美國艾默生公司的Ovation DCS產(chǎn)品,編程軟件為 OvationV3.1.2。該系統(tǒng)共有控制柜3個,雙冗余控制站1個,工程師站、操作站、歷史站和工作站共4個。
OvationDCS采用FDDI通訊網(wǎng)絡(luò), 通訊速率為每秒100 MB,處理容量為每秒200 000 點實時信息, 聯(lián)網(wǎng)長度達(dá)200 km , 節(jié)點數(shù)最多1 000 個。I/ O 的精度提高到13 位, 分辨率優(yōu)于0.11 % , 掃描效率每秒為10 次。計時采用令牌存取方式, 確保每秒實時傳送200000 個過程點數(shù)據(jù)。工程師站和操作員站均采用DELL 商用機(jī) , 交換機(jī)采用CISCO 產(chǎn)品。
二. 工藝流程
1.齒輪箱水冷:本系統(tǒng)設(shè)兩臺水泵,一臺投入工作,另一臺備用。水泵的進(jìn)水管與接受罐相通。水泵出水經(jīng)過自清洗過濾器的過濾后,進(jìn)入換熱器,再經(jīng)電磁流量計、電子除垢器和有關(guān)手動閥門后進(jìn)入齒輪箱。齒輪箱的回水靠本身重力流回到接受罐。罐內(nèi)有一塊隔板(接受罐內(nèi)的上部是相同的),齒輪箱回水在隔板的一側(cè),補水管和泵吸水管在隔板的另一側(cè)。自清洗過濾器是機(jī)電一體化設(shè)備,濾網(wǎng)污染后壓差增大,當(dāng)上升到一定的預(yù)置壓差時,差壓控制器控制自動反洗。
2.氣密箱氮封冷卻:齒輪箱溫度≥70℃時,通往水冷齒輪箱的氮氣管路調(diào)節(jié)閥A1開大,通往閥箱的氮氣管路調(diào)節(jié)閥A2打開應(yīng)急冷卻,齒輪箱溫度≤55℃時,A1閥關(guān)小,恢復(fù)正常供氮,同時關(guān)閉A2。閥箱溫度≥120℃時,A2開大,打開閥A1,閥箱溫度≤70℃時,A2關(guān)小,恢復(fù)正常供氮。
3.接受罐平衡水位:它的主要作用是向水泵供水,接受齒輪箱的回水。為了平衡壓力,有一個氣管與齒輪箱連通。齒輪箱回水帶進(jìn)的雜質(zhì)沉淀后,通過接受罐底部排污管上的電動球閥排出罐外。一根通往罐內(nèi)的補水管用作補水,補水管路上裝有電動球閥。
三.DCS系統(tǒng)組成
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
2.主要硬件組成
3.軟件組成
3.1 Windows XP +SP1 英文版操作系統(tǒng)
3.2 Ovation v3.1.2 控制程序編輯軟件及上位組態(tài)軟件。這是一套集成軟件包,包括報警管理軟件、趨勢顯示軟件、點信息管理軟件、診斷顯示軟件、記錄用戶接口軟件、關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件、應(yīng)用編程工具、歷史站軟件、報表建立器以及OPC 服務(wù)器軟件等。主要組態(tài)工具是Ovation Developer Studio。
4.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
4.1 Ovation系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),即ROOT級和FANOUT級。兩級均由Fast Ethernet組成,每層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用冗余配置。
4.2 Ovation系統(tǒng)采用的實時過程控制通訊網(wǎng)絡(luò)具有快速和大容量特點。采用全冗余容錯技術(shù)的Ovation Control Network嚴(yán)格遵循IEEE標(biāo)準(zhǔn)。Ovation網(wǎng)絡(luò)與通訊介質(zhì)無關(guān),既可采用光纖, 也可采用UTP。Ovation網(wǎng)絡(luò)軟件符合ISO/OSI標(biāo)準(zhǔn),可在任何一個標(biāo)準(zhǔn)物理網(wǎng)絡(luò)層通訊,具有所有網(wǎng)絡(luò)特性:冗余、同步、確定和令牌傳輸。當(dāng)與以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、令牌環(huán)或其它拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相連時,它使用TCP/IP協(xié)議。因為Ovation系統(tǒng)在控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)術(shù)上的突破,最終用戶可在局域和廣域范圍內(nèi)(LAN和WAN)構(gòu)建信息系統(tǒng),并合成多個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
四.工藝控制要點
圖2、3為爐頂冷卻檢測系統(tǒng)全圖和接收罐水位調(diào)節(jié)面板圖。畫面顯示水泵、供水閥、排水閥、水位變送器、水箱等??刂泼姘灏ㄋ粚嶋H值(PV)、設(shè)定值(SV)、供水閥開度值(MV)和閥門開度(XI)的柱狀圖和數(shù)字指示、水位設(shè)定值及增、減按鍵、供水閥開度及手動增、減按鍵,及自動(A)、手動(M)切換按鍵等。
圖4為水泵起停控制邏輯組態(tài)圖。KEYBOARD 3為自動鍵,若設(shè)置為自動時,如果接收罐水位低于低位限制值,L/B輸出一個邏輯1,因自動鍵3輸出為邏輯1,觸發(fā)器被置位,與門1輸出邏輯1,經(jīng)或門2使觸發(fā)器7置位,水泵起動;如果接收罐水位高于高位限制值,L/A輸出一個邏輯1,為防止液位開關(guān)抖動而設(shè)置TDON,因觸發(fā)器3在自動時輸出1,與門9輸出1,經(jīng)或門11使觸發(fā)器7復(fù)位,水泵停止。(TDON即ONDELAY。ONDELAY算法延遲輸出將要變?yōu)?TRUE的時間。當(dāng)輸入為TRUE且本算法允許時,定時器輸出按指定的時基累積時間直到等于定時器延遲時間數(shù)值。此時,定時器輸出停止累積且其值保持為延遲時間數(shù)值,輸出變?yōu)門RUE。)
圖 2 爐頂冷卻監(jiān)測系統(tǒng)全圖
圖 3 接收罐水位調(diào)節(jié)面板圖
圖 4 水泵起??刂七壿嫿M態(tài)圖
圖 5 爐頂冷卻檢測系統(tǒng)控制程序
五.應(yīng)用心得體會
1.熱電阻的量程變換系數(shù)有在線計算和離線計算兩種方法。在線計算使用Sensor Calibrate工具,離線計算使用Coefficient Calc工具。在線計算工具直接修改控制器中點的參數(shù),使用時注意會使點變?yōu)閴馁|(zhì)量時,點的掃描會停止,這將影響回路操作。在完成計算后要使用 Reconcile工具將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)庫中。離線計算工具修改數(shù)據(jù)庫的參數(shù),不影響實時操作,但必須下裝到控制器后才起作用,若已計算有轉(zhuǎn)換系數(shù),則它不再計算,需注意參數(shù)必須填寫完整。
2.WINXP操作系統(tǒng)下數(shù)據(jù)庫的還原方法:先用全數(shù)據(jù)和分?jǐn)?shù)據(jù)將數(shù)據(jù)庫備份,導(dǎo)出所有GB和CB。再將C:\OVPTSVER 和C:\WINDOWS\ETC 目錄拷貝下來,記住這兩個目錄的共享名以及屬性。進(jìn)入DOS環(huán)境,鍵入以下命令:SET ORACLE_DATA_DIR=C:\oracle\oradate;SET ORACLE_INDEX_DIR=C:\orale\oraindex 。進(jìn)入C:\Oracle\Ora92\database\ptdb\pfile 目錄,運行crptdb.bat,cd c:\ovation\ovationbase,ovptbridge ptadmin/ptadmin@ptdb,ovptnetbridge.exe ptadmin/ptadmin@ptdb。此時STUDIO已空,將上面拷貝的目錄拷貝回去。(先刪后考),在DOS環(huán)境下,OPEN DOS,DO_PTADMIN_IMPORT.BAT 全數(shù)據(jù)備份文件。關(guān)掉所有程序,重啟計算機(jī)。OPEN STUDIO,DOWNLOAD 各操作員站,重啟服務(wù)器,將OVATION 盤插入 REPAIR系統(tǒng),CLEAR每個DROP,再DROP LOAD編譯CONTROL SHEET AND GB,CLEAR每個DROP,再DROP LOAD即可。
3.在線下裝程序要慎之又慎,防止給生產(chǎn)造成被動局面。下載前,要將修改控制邏輯涉及的所有重要設(shè)備轉(zhuǎn)換為就地操作,對聯(lián)鎖關(guān)系點采取硬接線點強制,防止新舊邏輯在下裝瞬間,回到執(zhí)行狀態(tài)時的初始掃描過程中,軟件初始值引起失控狀態(tài)值輸出,導(dǎo)致設(shè)備誤動。在線下裝應(yīng)本著“先主CPU,后熱備CPU”的原則進(jìn)行。首先檢查操作站上的1800圖系統(tǒng)狀態(tài),應(yīng)無異常報警。然后進(jìn)入“Controller Diagnostics”控制器診斷功能,檢查控制器的運行情況,如各個任務(wù)區(qū)的負(fù)荷,I/O信息,邏輯頁信息等。以上確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行。
4.關(guān)于主控制器和備用控制器。主控制器將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)上,備用控制器從網(wǎng)上更新數(shù)據(jù)。備用控制器只更新寄存器中數(shù)據(jù),不進(jìn)行運算。從網(wǎng)上更新數(shù)據(jù)時CPU并不停止,它即時監(jiān)視主站信息,一旦發(fā)現(xiàn)下列五種情形,立即投入運行。(1)控制處理器故障(2)網(wǎng)絡(luò)控制器故障(3)I/O接口故障(4)控制處理器電源斷(5)控制處理器復(fù)位。主、備控制器切換無時間差。
5.Ovation數(shù)據(jù)庫包括文件和Oracle數(shù)據(jù)庫。其中文件包括:SAMA圖、網(wǎng)絡(luò)配置、站組態(tài)設(shè)置、參數(shù)設(shè)置和流程圖。Oracle數(shù)據(jù)庫包括:點、I/O卡件定義、Trend Group和Pds Group。
與文件有關(guān)的執(zhí)行Download,Download將文件拷貝到網(wǎng)上。與數(shù)據(jù)有關(guān)的執(zhí)行LOad,它下裝數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)到控制器,它不同于Copy,主要作用一是將動態(tài)數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)和閃存數(shù)據(jù)下裝到控制器和工作站;二是對在網(wǎng)上的全部工作站更新分?jǐn)?shù)據(jù)庫。如果只是修改了DROP中的Point,不需要Clear,只需要load即可。只有修改了Drop中的Configuration,并且Download才需要Clear,再Load。如對工作站修改了內(nèi)容,并且Download則不用Clear。Clear是清除閃存中的數(shù)據(jù)。
6.更換控制器(帶網(wǎng)卡)的方法。
6.1、將舊控制器斷電后拔下。
6.2、插上新控制器(帶有新閃存,老閃存要格式化后再用。若不格式化,把其中內(nèi)容全部刪除也可),上電。格式化閃存CF卡,使為FAT格式,不能是其它格式。具體命令是:CF卡容量<128mb< span="">:Format X:/a:4096/fs:FAT。CF卡容量≥128MB:Format X:/a:8192/fs:FAT。X:為閃存的盤符。
6.3、打開服務(wù)器的Error log,查看新網(wǎng)卡的MAC地址。
6.4、打開Developer Studio,選擇控制器右鍵,Open,修改MAC地址,IP地址不變,保存。
6.5、等待服務(wù)器啟動控制器正常后,使用Download功能,將服務(wù)器的程序拷貝到控制器中,等待1~2分鐘。此時閃存中出現(xiàn)三個文件夾:BOOT,ETC和WDPF。
6.6、對控制器斷電和上電,重新啟動控制器正常后,Clear控制器。
6.7、控制器自動啟動后,Load控制器,將組態(tài)內(nèi)容下裝到控制器。
7.對控制器Load注意事項。
7.1、選擇控制器,右鍵,在菜單中選擇Consistency,在Load之前進(jìn)行一致性檢查,對可能引起問題的對象進(jìn)行修改。
7.2、選擇控制器,右鍵,在菜單中選擇Reconcile,將數(shù)據(jù)庫與控制器進(jìn)行比較,確認(rèn)無誤。
7.3、先對處于控制狀態(tài)的控制器進(jìn)行Load操作。需要打開系統(tǒng)狀態(tài)圖進(jìn)行確認(rèn),哪個控制器處于主控狀態(tài),哪個控制器處于備用狀態(tài)。
7.4、在確認(rèn)主控制器工作正常之后,再對備用控制器進(jìn)行Load。
7.5、修改Control Builder數(shù)據(jù)應(yīng)每進(jìn)行一小部分就做一次Load,不要積累大量修改后再Load,那樣不利于問題的分析。
7.6、在生產(chǎn)設(shè)備運行過程中,要謹(jǐn)慎使用Load操作,確認(rèn)具有Load的權(quán)限,分析Load后可能的結(jié)果再進(jìn)行。
8.回路的數(shù)據(jù)整定是操作站通過網(wǎng)絡(luò)直接向控制器修改參數(shù)。回路改變參數(shù)后,控制器的數(shù)據(jù)必須用Reconcile命令通過手動方式傳送到數(shù)據(jù)庫,最終再由Control Builder工具通過Reconcile命令更新控制回路中的Sheet。
六.結(jié)語
OvationDCS經(jīng)過八年來的運行,控制系統(tǒng)運行良好,控制性能完全滿足生產(chǎn)要求。
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