摘 要：本文介紹了WebField ECS-100控制系統的結構和特點，及其在攀鋼新3號高爐TRT全干式除塵中的應用。包括系統的硬件組成、實現功能、控制組成、編程思想和實際運行的效果。

關鍵詞：ECS-100 DCS TRT 高爐全干式除塵

1. 概述

　　高爐煤氣能量回收發電裝置（TRT）是高爐爐頂煤氣的高效利用裝置，其主要由兩大部分組成煤氣凈化（除塵）系統和透平發電系統。高爐粗煤氣經過重力除塵器、散熱器、布袋除塵器（BDC）之后，成為凈煤氣，具備引入透平機組發電的條件，而透平裝置就是使煤氣中的壓力能和熱能轉化為機械能以驅動發電機發電的裝置。該裝置具有減少環境污染和能量浪費、穩定爐頂壓力、改善高爐生產條件，現已成為當今世界鋼鐵行業公認的節能環保裝置。

　　新3號高爐TRT是在4號高爐成功運用TRT技術的基礎上，由攀鋼設計院設計，攀鋼自行施工建設完成的、具有標志性的先進TRT工程。尤其是全干式的除塵工藝是在原干式、濕式相結合的工藝上進行改進而建成的國內第一座全干式除塵方式的TRT。全干式除塵配合由散熱器部分，使得除塵效果更加良好，工藝流程更加先進、合理。為了更好得完成新3號高爐TRT的生產工藝，DCS控制系統的選擇是至關重要的。而如何充分利用DCS的先進控制和運算功能，最大可能的方便運行管理和實現控制最優化，也是該自動控制系統所面臨的關鍵問題。面對攀鋼新3高爐TRT裝置的控制設備較多，相應引入控制站的I/O信號也較多（全干式除塵部分大概有5000多個信號點）的情況，本次工程設計采用浙江中控技術有限公司研制的WebField ECS-100 DCS控制系統對攀鋼新3高爐TRT裝置控制系統進行全面的監視和控制。

　　從攀鋼新3號高爐生產過程利用WebField ECS-100 DCS控制系統的運行狀況來看，設備及系統運行安全穩定;運行操作方便快捷;報警聯鎖及時可靠;通過自動和手動靈活切換和自動控制的成功投運，取得了很好的調節控制效果，全面保證了設備的安全、經濟運行和生產的穩定增長。

2. WebField ECS-100控制系統簡介

　　WebField ECS-100控制系統，是中控在繼承JX-300、300X技術的基礎上，為適應網絡技術的發展，特別是Internet、Web技術的發展，并融合了最新的現場總線技術、嵌入式軟件技術、先進控制技術，推出的新一代基于網絡技術的控制系統。

　　此系統采用新型的WEB化體系結構，突破了傳統控制系統的層次模型，實現與多種現場總線的全面兼容以及與第三方異構系統的綜合集成。具有新型的WEB化體系結構，設備管理（SAMS）功能，以及無隙聯接HART、FF、PROFIBUS等各種標準的現場總線及各種異構系統等特點，真正實現了工業自動化系統的網絡化、智能化、數字化。采用新型的WEB化體系結構，突破了傳統控制系統的層次模型。

　　該控制系統為工業自動化提出新的概念，基于Web on Field結構的公共通訊環境和信息流，簡化了工業自動化的體系結構，增強了過程控制的功能和效率，提高了工廠自動化的整體性和穩定性，并且最終節省企業為工業自動化而作出的投資。

　　WebField ECS-100控制系統由工程師站、操作站、控制站、過程控制網絡等組成。

　　具有良好的開放性能是分散控制系統軟件的突出特點，其融合了各種標準化的軟、硬件接口，方便地接入最先進的現場總線設備和第三方集散控制系統、邏輯控制器等，通過各種遠程介質或Internet網絡實現遠程操作。既滿足用戶的操作要求，又便于維護和使用。

　　同時，WebField ECS-100控制系統具有良好的兼容性、安全性和易操作性等優點，還具有強大的在線組態、在線調試和強大的圖形功能，面向對象的圖形設計，使圖形及動畫制作方便、靈活;同時其在原有的C語言二次開發工具的基礎上，系統控制組態又增加了符合IEC-61131-3標準的組態工具FBD、LD、SFC、ST等，使DCS與PLC的控制功能得到統一，內置VBA編程，功能強大，可以實現非常復雜的操作、控制，能夠更好的滿足工業控制的要求。

3. 控制系統總體設計方案

　　3.1 系統概述

　　在攀鋼新3高爐TRT項目中，具體有四部分的控制：散熱器控制、BDC筒體控制、排灰控制、透平引煤氣控制。四個控制部分全部采用DCS系統控制，共設一個工程師站和三個操作員站，并通過過程控制網SCnetⅡ與系統控制站、通訊接口單元等在兩個互為冗余的集線器（ HUB ）上直接連接，過程控制網SCnetⅡ是在Ethernet基礎上開發的網絡系統，各節點的通訊接口均采用了專用的以太網控制器，數據傳輸遵循TCP/IP協議。WebField ECS-100 SCnetⅡ網絡采用雙重化冗余結構，在其中任一條通訊線發生故障的情況下，通訊網絡仍保持正常的數據傳輸; 控制站內部I/O控制總線是SBUS總線， 主控制卡、數據轉發卡、I/O卡通過SBUS進行信息交換。SBUS總線分為兩層：雙重化總線SBUS-S2、SBUS-S1網絡。

　　在該項目中的散熱器部分主要由四套散熱器組成，正常運行時兩用兩備。一套散熱器包括兩個眼鏡閥、一個氮氣閥、放散閥組成，其主要控制過程有：散熱器的連鎖投運和停運、散熱器自動噴水、放散塔點火控制等。

　　BDC部分由12套布袋除塵器筒體組成，正常運行時8用4備，一套BDC包括兩個眼鏡閥、過濾閥、反吹閥和放散閥各一個。同時，公輔設施（比如反吹風機等設備）也劃歸該部分進行控制。其主要控制過程有：BDC筒體的自動投運和停運，停運控制還有檢修停運和不檢修停運兩種情況，以及BDC筒體的過濾反吹自動控制等。

　　排灰系統包括：布袋筒體及卸灰閥組12套、粉塵計量裝置及排灰閥組12套，12套可同時排放，也可單獨排放;螺旋輸送機一組（ 共4臺 ）;皮帶輸送機一組（ 共4臺 ）。其控制過程主要有：筒體的自動卸灰和粉塵罐的自動排灰，其中就包括皮帶的啟動連鎖和停止連鎖控制。

　　連鎖自動控制是該工程的主要控制任務，針對新3號高爐TRT部分的信號量較大的情況，如何更優、更簡便的實現以上過程的自動過程將是編程的第一要任。下面就以一套排灰系統（ 布袋筒體及卸灰閥組一套、粉塵計量裝置及排灰閥組一套 ）自動控制的實現對控制策略和編程思想進行介紹，其余過程的自動控制實現方式類似。

　　3.2 控制回路介紹

　　3.2.1 布袋筒體卸灰自動控制（ 以1#筒體為例 ）

　　筒體內粉塵排放以料位而定，料位高時卸灰，料位低時關，也可人為進行排放。當粉塵達到筒體料位上限時必須排放。控制邏輯圖如圖1所示。

　　3.2.2 粉塵計量裝置排灰

　　粉塵計量裝置內粉塵定量（ 粉塵重達3t，信號來自稱重裝置）排放，當粉塵計量裝置內粉塵達到上料位時必須排放。

　　12個粉塵計量裝置共分4組，每3個粉塵計量裝置為一組，供一臺螺旋輸送機排灰，4組可同時排灰，但每組內的3個粉塵計量裝置每次只能有一個排灰。

　　控制邏輯圖如圖2所示。

4. 控制系統編程思想

　　鑒于BDC排灰系統中的布袋筒體及卸灰閥組、粉塵計量裝置及排灰閥組的數量較多，而且考慮到每套布袋筒體及卸灰閥組和每套粉塵計量裝置及排灰閥組的控制邏輯基本一致，只有部分（ 12個粉塵計量裝置共分4組，每3個粉塵計量裝置為一組，供一臺螺旋輸送機 ）有所差別，同時因為在該排灰系統中，有的設備有機旁操作箱，而有的設備沒有機旁操作箱，其控制完全由CRT完成。為了減少不必要的工作量，提高工作效率，本次在TRT—BDC排灰系統控制系統編程中提出兩種編程思想：

　　一種是利用WebField ECS-100功能強大的自定義功能塊（DFB）——把同一套排灰系統中的各個設備按控制邏輯在LD段落編輯器里進行功能塊梯形圖編程，這樣在成套排灰系統的控制梯形圖里就可以直接調用各個設備的自定義功能模塊，只需在自定義模塊的相應引腳處輸入設備各自的信號點，就可以達到控制要求，其他成套排灰系統的控制程序就可以拷貝過去，只修改相對應的信號點就完成另一套排灰系統的編程，可以節省大量的工組量;

　　另一種也是利用WebField ECS-100功能強大的自定義功能塊（ DFB ），與第一種編程思想不同的是把同一個排灰系統中的不同設備再進行歸類劃分，從而把這些設備分為7種自定義功能模塊，這樣在成套控制梯形圖里也可以直接調用各個自定義功能模塊，在成套的排會[[[灰]]]系統控制程序里對相同類型的設備就可以調用相應的自定義功能模塊進行編程，同樣也是在很大程度上減少了工作量，提高了工作效率。

5. BDC排灰系統在CRT上的集中控制

　　根據本次TRT————煤氣全干式除塵排灰系統的各種設備有的有機旁操作箱，而有的沒有機旁操作箱，以及系統有自動和手動兩種操作方式的控制要求，在程序的編寫上相應的在硬件組態軟件（ Sconfig ）變量欄里加入<系統集中>、<系統機旁>、<系統自動>、<系統手動>和每個設備的啟動、停止的自定義1字節變量。

　　系統預先定義的變量用于控制信息的交換處理等，在控制組態里預先定義的變量，可以在SupView軟件里訪問這些變量（ 注意： 在控制組態里預先定義的自定義變量，必須先導入到實時監控軟件的數據庫里才能夠在實時監控軟件里進行訪問 ），這里順便提一下全局變量和私有變量，它們都屬于預先定義的變量，雖然全局變量和私有變量都只是在圖形化編程軟件（ SControl ）里預先定義的變量，它們不同在于全局變量是在變量編輯器里預先定義，可在同一個控制站內的不同的段落內訪問，而私有變量是在對象的變量定義里進行預先定義，只能在本段落訪問，其它段落不能訪問在本段落預先定義的私有變量。

　　在CRT的畫面建立上也考慮<系統集中>與<系統機旁>的切換控件、<系統集中>與<系統機旁>的切換控件和設備在集中控制CET畫面上也設置相應控件達到集中控制的目的（ 以1#排灰系統的卸灰控制畫面為例，見圖3所示）。

　　在CRT上的控件有兩種功能： 一種是運行狀態顯示; 一種是控制操作。其中運行顯示在<動畫>選項里進行設置，在數據源設置處選擇預先定義變量B1_XH_CEN與動畫形成動態連接。

　　控制操作在<編輯腳本>里用Visual Basic語言進行程序編寫達到控制要求。

　　排灰系統的各個設備和信號經過以上步驟的編程、設置，就基本上完成了系統的控制編程，之后便可進行運行調試，首先是工程師站、操作員站、控制站、網絡通訊的調試運行;之后再是現場系統的聯機調試與運行。

6. 總結

　　WebField ECS-100 控制系統基于Web On Field 結構的公共通訊環境和信息傳送，簡化了工業自動化的體系結構，增強了過程控制的功能和效率，提高了工業自動化的整體性和穩定性，最終使企業節省了為工業自動化而做出的投資，真正體現了工業基礎自動化的開放性精神。通過此次WebField ECS-100控制系統在攀鋼新3號高爐TRT——煤氣全干式除塵系統中的順利運行，證實其性能可靠，運行平穩，操作簡單，維護方便，并為今后大中型高爐TRT的建設積累了大量的經驗，具有很高的推廣價值。

參考文獻：

　　[1] 計算機控制系統-原理與設計（第三版）。周兆英 譯，電子工業出版社，2001。

　　[2] 攀鋼四高爐TRT“全干式”除塵的探索 。李先才等， 冶金動力 2001年第5期

　　[3] WebField ECS-100控制系統說明書。杭州，浙江中控技術有限公司，2004。

　　[4] SupView軟件說明書。杭州，浙江中控技術股份有限公司，2004。