基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF技術(shù)在球團(tuán)豎爐上的應(yīng)用

　　如上圖所示，整個(gè)系統(tǒng)由配料烘干電氣控制系統(tǒng)、造球篩分電氣控制系統(tǒng)、豎爐本體電氣控制系統(tǒng)、成品運(yùn)輸電氣控制系統(tǒng)和過程檢測(cè)（儀表）控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。過程檢測(cè)（儀表）控制系統(tǒng)包括若干H1子系統(tǒng)，采用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過HSE/H1網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)絡(luò)集線器連接；系統(tǒng)中的各電氣控制系統(tǒng)由NCS-3000FF分布式智能I/O組成，將傳統(tǒng)的離散數(shù)據(jù)和過程控制中標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA模擬儀表信號(hào)引入系統(tǒng)，完成安全連鎖等功能；各電氣控制系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)和上位機(jī)，如操作站（人機(jī)接口），工程師站（組態(tài)與診斷），　生產(chǎn)調(diào)度（企業(yè)資源計(jì)劃）工作站和管理工作站等，通過工業(yè)以太網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)集線器連接，采取星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　系統(tǒng)中的操作站、工程師站、生產(chǎn)調(diào)度工作站和管理工作站構(gòu)成系統(tǒng)的生產(chǎn)調(diào)度、計(jì)劃管理、信息決策網(wǎng)絡(luò)層，該層網(wǎng)上傳遞的管理數(shù)據(jù)信息量較大，實(shí)時(shí)性及安全性要求不很高，采用工業(yè)以太網(wǎng)方式互連，使系統(tǒng)具有冗余功能。用戶通過網(wǎng)絡(luò)能將生產(chǎn)決策、計(jì)劃、管理、經(jīng)營(yíng)和調(diào)度等所有功能信息進(jìn)行有效集成，使工廠各個(gè)職能部門和車間成為一個(gè)統(tǒng)一的整體。網(wǎng)絡(luò)各計(jì)算機(jī)主要功能是：操作站的作用是完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與交換及顯示等功能；工程師站的作用是完成對(duì)設(shè)備的組態(tài)、系統(tǒng)工藝參數(shù)的設(shè)定和修改、報(bào)警上下限的設(shè)定及系統(tǒng)運(yùn)行、生產(chǎn)、報(bào)警等歷史資料的顯示和查詢功能；生產(chǎn)調(diào)度工作站的作用是實(shí)現(xiàn)各車間生產(chǎn)調(diào)度自動(dòng)化；管理工作站的作用是對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，　生成管理所需的各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表并打印。采用OPC標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)硬件與軟件及軟件與軟件間的信息集成，具有良好的開放性。自主開發(fā)的組態(tài)及監(jiān)控軟件各種控制算法滿足基本連續(xù)控制、邏輯控制、順序控制的要求；支持在線組態(tài)功能；支持自定義控制算法功能；支持參數(shù)自整定的能力；支持先進(jìn)控制的能力；支持高級(jí)語言環(huán)境的能力。

　　現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)層采用現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)FFH1總線和FFHSE總線。儀表控制系統(tǒng)所使用的FF智能儀表通過FFH1總線按照總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接，根據(jù)安裝位置和功能劃分為8個(gè)網(wǎng)段，每個(gè)網(wǎng)段有8-16臺(tái)設(shè)備，各網(wǎng)段間通過HSE/H1接口設(shè)備與HSE總線按照星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接。FF現(xiàn)場(chǎng)總線儀表可構(gòu)成控制回路、能夠提供更多過程信息或更多維護(hù)信息，具有設(shè)備遠(yuǎn)程調(diào)試和自診斷能力，維護(hù)方便。Hl鏈路主設(shè)備LAS（具有鏈路活動(dòng)調(diào)度功能的設(shè)備，控制閥、變送器均可以有此功能）可進(jìn)行冗余配置。傳統(tǒng)的離散數(shù)據(jù)和過程控制中標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA模擬儀表信號(hào)通過NCS-3000FF分布式智能I/O引入控制系統(tǒng)，F(xiàn)F分布式智能I/O的主控制器間通過FFHSE總線互聯(lián)，安全連鎖、手/自動(dòng)控制、數(shù)值轉(zhuǎn)換等功能由主控制器實(shí)現(xiàn)，各主控制器能獨(dú)立運(yùn)行。

四．系統(tǒng)功能概述

　　基于FF現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的球團(tuán)豎爐控制系統(tǒng)主要功能如下：

　　?配料烘干電氣控制系統(tǒng)

　　配料烘干系統(tǒng)是豎爐焙燒球團(tuán)的原料供應(yīng)部分，　原料配比的精確度可直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。配料烘干系統(tǒng)由5臺(tái)NCS-3000FF分布式智能I/O控制器來控制，每臺(tái)控制器可連接48點(diǎn)DI/DO，共240點(diǎn)，控制方式有上位機(jī)自動(dòng)控制、上位機(jī)手動(dòng)控制、操作臺(tái)手動(dòng)控制和現(xiàn)場(chǎng)機(jī)旁箱手動(dòng)控制。系統(tǒng)包括精粉倉、電子皮帶、配料盤、皂土倉、螺旋輸送機(jī)、葉輪給料機(jī)、配料皮帶、烘干皮帶和烘干機(jī)等設(shè)備，可根據(jù)配料要求隨意選擇參與配料的礦倉，并在線隨時(shí)換倉；精粉倉根據(jù)設(shè)定配料量和電子秤采集的反饋量，對(duì)圓盤給料機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)下料量；皂土倉根據(jù)設(shè)定配料量和從葉輪給料機(jī)采集的反饋量，對(duì)葉輪給料機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)下料量；對(duì)配料皮帶、圓盤給料機(jī)、電子皮帶、葉輪給料機(jī)、螺旋輸送機(jī)、烘干皮帶和烘干機(jī)實(shí)現(xiàn)連鎖順序啟動(dòng)/停止和帶料同時(shí)啟動(dòng)/停止。

　　?造球篩分電氣控制系統(tǒng)

　　球團(tuán)豎爐工藝對(duì)造球的均勻程度和球團(tuán)的密度有較高要求,造球篩分控制系統(tǒng)主要完成造球生產(chǎn)過程的控制,為豎爐本體焙燒提供優(yōu)質(zhì)生球。系統(tǒng)由6臺(tái)NCS-3000FF分布式智能I/O控制器來控制，每臺(tái)控制器可連接48點(diǎn)DI/DO，共288點(diǎn)，控制方式有上位機(jī)自動(dòng)控制、上位機(jī)手動(dòng)控制、操作臺(tái)手動(dòng)控制和現(xiàn)場(chǎng)機(jī)旁箱手動(dòng)控制。系統(tǒng)包括造球料倉、干料倉、配料圓盤、造球圓盤、圓輥篩、電動(dòng)卸料器、干料皮帶、返粉皮帶、返球皮帶和球料皮帶等設(shè)備，可根據(jù)配料要求隨意選擇運(yùn)行的造球倉并在線隨時(shí)換倉；根據(jù)設(shè)定下料量，對(duì)配料圓盤實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，構(gòu)成開環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)造球速度；對(duì)配料圓盤、造球圓盤、圓輥篩、電動(dòng)卸料器、干料皮帶、返粉皮帶、返球皮帶和球料皮帶實(shí)現(xiàn)連鎖順序啟動(dòng)/停止和帶料同時(shí)啟動(dòng)/停止。

　　?豎爐本體電氣控制系統(tǒng)

　　豎爐本體控制系統(tǒng)根據(jù)爐況和生產(chǎn)需要，通過調(diào)節(jié)布料車和布料皮帶的運(yùn)行，控制球料向豎爐內(nèi)的投放量及投放時(shí)機(jī)，從而提高豎爐利用率及產(chǎn)品質(zhì)量。系統(tǒng)由2臺(tái)NCS-3000FF分布式智能I/O控制器來控制，每臺(tái)控制器可連接48點(diǎn)DI/DO，共96點(diǎn)，控制方式有上位機(jī)自動(dòng)控制、上位機(jī)手動(dòng)控制、操作臺(tái)手動(dòng)控制和現(xiàn)場(chǎng)機(jī)旁箱手動(dòng)控制。系統(tǒng)包括布料皮帶、布料車、六輥和電振給料機(jī)等設(shè)備，根據(jù)需要調(diào)節(jié)布料車及布料皮帶運(yùn)行狀態(tài)；對(duì)料皮帶、布料車、六輥和電振給料機(jī)實(shí)現(xiàn)連鎖順序啟動(dòng)/停止和帶料同時(shí)啟動(dòng)/停止。

　　?成品運(yùn)輸電氣控制系統(tǒng)

　　豎爐成品系統(tǒng)是豎爐焙燒球團(tuán)的最后環(huán)節(jié)，主要是對(duì)焙燒后的熟球進(jìn)行冷卻，經(jīng)皮帶輸送到高爐或料場(chǎng)、補(bǔ)球倉。系統(tǒng)由3臺(tái)NCS-3000FF分布式智能I/O控制器來控制，每臺(tái)控制器可連接48點(diǎn)DI/DO，共144點(diǎn)，控制方式有上位機(jī)自動(dòng)控制、上位機(jī)手動(dòng)控制、操作臺(tái)手動(dòng)控制和現(xiàn)場(chǎng)機(jī)旁箱手動(dòng)控制。系統(tǒng)包括鼓風(fēng)機(jī)、成品皮帶、補(bǔ)球皮帶、鏈板機(jī)、刮板機(jī)、振動(dòng)篩和帶冷機(jī)等設(shè)備，對(duì)鼓風(fēng)機(jī)、成品皮帶、補(bǔ)球皮帶、鏈板機(jī)、刮板機(jī)、振動(dòng)篩和帶冷機(jī)實(shí)現(xiàn)連鎖順序啟動(dòng)/停止和帶料同時(shí)啟動(dòng)/停止。

　　?過程檢測(cè)（儀表）控制系統(tǒng)

過程檢測(cè)（儀表）控制的目的是對(duì)生產(chǎn)過程中的主要工序和流程采用自動(dòng)控制，　并且對(duì)生產(chǎn)線上的主要工藝參數(shù)如流量，壓力，溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)顯示及實(shí)時(shí)報(bào)警。報(bào)警包括上上限，上限，下限，下下限，變化率等。對(duì)物料的重量，入爐生球的重量、成品的重量、能源等進(jìn)行累計(jì)和計(jì)量，可用于生產(chǎn)調(diào)度和管理。系統(tǒng)由8個(gè)FFH1總線網(wǎng)段組成，每個(gè)網(wǎng)段有8-16臺(tái)FF現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表。由于采用了FF現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，有很強(qiáng)的模擬信號(hào)處理能力，控制策略被下放到現(xiàn)場(chǎng)智能儀表中，以溫度變送器為例，可將多個(gè)溫度信號(hào)處理后，將信息傳輸給控制器，這樣僅靠?jī)x表設(shè)備所提供的功能塊，就能很方便地構(gòu)成所需要的控制回路，并可隨時(shí)診斷出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，做到功能塊的充分冗余，使系統(tǒng)的安全性得到提高；可進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試和維護(hù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表故障快速診斷及處理。

五．結(jié)論與展望

基于FF現(xiàn)場(chǎng)總線的球團(tuán)豎爐控制系統(tǒng)，以FF現(xiàn)場(chǎng)總線作為連接現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的底層通信網(wǎng)，利用現(xiàn)場(chǎng)總線作為通信平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和高層系統(tǒng)之間進(jìn)行全數(shù)字化通信，體現(xiàn)了過程測(cè)控中分散控制、集中管理的思想，達(dá)到整個(gè)工業(yè)控制系統(tǒng)的全分布式控制和全網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)轉(zhuǎn)。NCS-3000系列產(chǎn)品采用FF標(biāo)準(zhǔn)，其模塊化設(shè)計(jì)使系統(tǒng)的安裝組態(tài)乃至以后的維護(hù)變得非常簡(jiǎn)單，為工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的全面自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制提供良好的支持。