虹潤(rùn)智能儀表在冶金性能測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介  

       NHR系列智能顯示控制儀表是經(jīng)過(guò)多年開(kāi)發(fā)制造經(jīng)驗(yàn)而設(shè)計(jì)生產(chǎn)，集諸多全新功能于一身的新一代智能顯示控制儀表。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度、壓力、液位、速度、流量等各種信號(hào)進(jìn)行采集、顯示、控制、遠(yuǎn)傳、通訊、打印等處理，構(gòu)成數(shù)字采集系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，廣泛運(yùn)用于電力、石化、冶金、輕工、制藥、航空等諸多領(lǐng)域。

二、工作原理及解決辦法

       高爐冶煉系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行解剖代價(jià)高昂。該系統(tǒng)模擬高爐冶煉過(guò)程檢測(cè)冶煉過(guò)程中溫度、壓力、流量、位移、失重等各參數(shù)的變化規(guī)律建立冶金性能測(cè)控系統(tǒng)大型實(shí)驗(yàn)室，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)高爐冶煉過(guò)程提供指導(dǎo)性意見(jiàn)。系統(tǒng)采用集散控制結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)由虹潤(rùn)的NHR智能儀表實(shí)現(xiàn)溫度等的精確控制，由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程開(kāi)關(guān)量、部分模擬量及定時(shí)計(jì)數(shù)等的過(guò)程控制，由工控機(jī)實(shí)現(xiàn)集中管理。NHR智能儀表先進(jìn)的MODBUS通訊協(xié)議，支持RS485通訊接口，配合EM-485B模塊構(gòu)成了該系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)通訊系統(tǒng)，通過(guò)RS-485串行通訊實(shí)現(xiàn)19個(gè)通道溫度、流量、壓力、位移的集中監(jiān)控。

       1、控制系統(tǒng)的硬件組成

       整個(gè)系統(tǒng)的控制對(duì)象主要為11個(gè)大型電爐及其附屬設(shè)施和氣體處理及檢測(cè)部分，其中除了對(duì)溫度的精確檢測(cè)及控制外，物料反應(yīng)過(guò)程中的荷重軟化位移，物料重量，氣體流量，氣體壓力及熔融滴落過(guò)程中的熔滴計(jì)數(shù)都需要進(jìn)行檢測(cè)，這些參數(shù)主要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)NHR智能儀表檢測(cè)并以數(shù)字量傳入總線。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖1所示：

圖一：硬件組成結(jié)構(gòu)框圖

       1.1 控制方式選擇

       系統(tǒng)主要對(duì)溫度實(shí)行精確控制，NHR智能儀表具備位式控制（ON-OFF）、標(biāo)準(zhǔn)PID、人工智能調(diào)節(jié)等多種調(diào)節(jié)方式，對(duì)于多數(shù)電爐采用標(biāo)準(zhǔn)的PID控制方式，可以滿足工藝條件的要求，用戶可以設(shè)置P、I、D參數(shù)可以調(diào)節(jié)相應(yīng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)用戶自定義調(diào)節(jié)。對(duì)于特殊的溫控系統(tǒng)設(shè)置CtrL進(jìn)入自整定調(diào)節(jié)，先進(jìn)的NHR人工智能調(diào)節(jié)算法具有自整定、自學(xué)習(xí)功能，無(wú)超調(diào)及無(wú)欠調(diào)的優(yōu)良控制特性，自整定后的控制效果基本上都可以滿足工藝要求。

       1.2 分段功率限制方式

       系統(tǒng)中大部分電爐為電阻爐，少數(shù)高溫電爐以硅鉬棒為加熱材料，需采用降壓變壓器，低溫下近似短路，電阻遠(yuǎn)低于高溫狀態(tài)。如果不進(jìn)行功率的限制，低溫下的電流將遠(yuǎn)大于額定電流。設(shè)置參數(shù)，使儀表起用功率分段限制，此時(shí)儀表輸出下限將不作限制，而AL將作為當(dāng)溫度小于下限報(bào)警值時(shí)輸出上限，當(dāng)溫度大于下限報(bào)警值時(shí)，則輸出上限AH，這樣就具備２段功率限制功能，有效地防止了加熱初期電流過(guò)大的危險(xiǎn)。

       1.3 控制系統(tǒng)的調(diào)試

       對(duì)于有些電爐除了爐膛溫度的控制及檢測(cè)外，監(jiān)測(cè)爐壁的溫度以計(jì)算電爐加熱過(guò)程中的溫度梯度分布曲線，結(jié)合其控制同時(shí)可以減小控制對(duì)象的純滯后，帶來(lái)更好的控制效果。對(duì)于同一電爐溫度起始條件的顯示不一致，可通過(guò)參數(shù)來(lái)校正。在調(diào)試過(guò)程中，單段升溫曲線的電爐首先考慮使用NHR儀表的自整定調(diào)節(jié)功能，需要整定的參數(shù)為P、I、D等參數(shù)，加熱器各段特性基本相同，自整定后獲得了滿意的控制效果，恒溫時(shí)控制精度小于±0.2℃，zui大超調(diào)小于1℃。

三、結(jié)束語(yǔ)

       本系統(tǒng)已在鋼鐵廠成功投入使用，系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，由NHR智能調(diào)節(jié)器，ＰＬＣ及工控機(jī)組成的集散控制系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)，控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，極大地滿足了工藝條件的各項(xiàng)控制性能指標(biāo)要求。