DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)爐窯上的應(yīng)用

　　DCS在控制上的最大特點(diǎn)是依靠各種控制、運(yùn)算模塊的靈活組態(tài)，可實(shí)現(xiàn)多樣化的控制策略以滿足不同情況下的需要，使得在單元組合儀表實(shí)現(xiàn)起來相當(dāng)繁瑣與復(fù)雜的命題變得簡(jiǎn)單。隨著企業(yè)提出的高柔性、高效益的要求，以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)的控制方案已經(jīng)不能適應(yīng)，以多變量預(yù)測(cè)控制為代表的先進(jìn)控制策略的提出和成功應(yīng)用之后，先進(jìn)過程控制受到了過程工業(yè)界的普遍關(guān)注。需要強(qiáng)調(diào)的是，廣泛應(yīng)用各種先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)是挖掘并提升DCS綜合性能最有效、最直接、也是最具價(jià)值的發(fā)展方向。

　　在實(shí)際過程控制系統(tǒng)中，基于PID控制技術(shù)的系統(tǒng)占80%以上，PID回路運(yùn)用優(yōu)劣在實(shí)現(xiàn)裝置平穩(wěn)、高效、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行中起到舉足輕重的作用，各DCS廠商都以此作為搶占市場(chǎng)的有力競(jìng)爭(zhēng)砝碼，開發(fā)出各自的PID自整定軟件。另外，根據(jù)DCS的控制功能，在基本的PID算法基礎(chǔ)上，可以開發(fā)各種改進(jìn)算法，以滿足實(shí)際工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的各種需要，諸如帶死區(qū)的PID控制、積分分離的PID控制、微分先行的PID控制、不完全微分的PID控制、具有邏輯選擇功能的PID控制等等。

　　與傳統(tǒng)的PID控制不同，基于非參數(shù)模型的預(yù)測(cè)控制算法是通過預(yù)測(cè)模型預(yù)估系統(tǒng)的未來輸出的狀態(tài)，采用滾動(dòng)優(yōu)化策略計(jì)算當(dāng)前控制器的輸出。根據(jù)實(shí)施方案的不同，有各種算法，例如，內(nèi)?？刂?、模型算法控制、動(dòng)態(tài)矩陣控制等。目前，實(shí)用預(yù)測(cè)控制算法已引入DCS，例如IDCOM控制算法軟件包已廣泛應(yīng)用于加氫裂化、催化裂化、常壓蒸餾、石腦油催化重整等實(shí)際工業(yè)過程。此外，還有霍尼韋爾公司的HPC，橫河公司的PREDICTROL，山武霍尼韋爾公司在TDC-3000LCN系統(tǒng)中開發(fā)的基于卡爾曼濾波器的預(yù)測(cè)控制器等等。這類預(yù)測(cè)控制器不是單純把卡爾曼濾波器置于以往預(yù)測(cè)控制之前進(jìn)行噪聲濾波，而是把卡爾曼濾波器作為最優(yōu)狀態(tài)推測(cè)器，同時(shí)進(jìn)行最優(yōu)狀態(tài)推測(cè)和噪聲濾波。

　　先進(jìn)控制算法還有很多。目前，國內(nèi)、外許多控制軟件公司和DCS廠商都在競(jìng)相開發(fā)先進(jìn)控制和優(yōu)化控制的工程軟件包，希望在組態(tài)軟件中嵌入先進(jìn)控制和優(yōu)化控制策略。

　?。龋茫梗埃埃模茫涌刂葡到y(tǒng)是基于回路控制演化發(fā)展成的ＤＣＳ控制系統(tǒng)，模擬量的控制是其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，等級(jí)精度為０．１級(jí)。其編程方式不是語句或梯形圖，而是以功能模塊的形式，簡(jiǎn)單的功能塊只處理單個(gè)任務(wù)，復(fù)雜的功能塊如ＰＩＤ功能塊配上輸入、輸出功能塊就具備數(shù)字控制儀的所有主要功能。編制程序相對(duì)簡(jiǎn)單、可靠，減少編程的錯(cuò)誤量。通訊方式是以太網(wǎng)通訊，在整個(gè)設(shè)備運(yùn)行過程中可以打開監(jiān)控程序監(jiān)視ＤＣＳ程序運(yùn)行狀況，并可在不中斷設(shè)備工藝運(yùn)行的情況下修改作為下位機(jī)ＤＣＳ內(nèi)部程序，

　　現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試非常簡(jiǎn)便。其內(nèi)部所有功能塊輸入

　　輸出及運(yùn)算都是以浮點(diǎn)計(jì)算的模擬量，對(duì)于溫度回路和壓力回路的控制非常精確和穩(wěn)定，其數(shù)字量的處理速度相比ＰＬＣ較慢。對(duì)以溫度控制為目標(biāo)，不需要順序動(dòng)作控制的工業(yè)爐窯的控制系統(tǒng)采用ＨＣ９００ＤＣＳ控制系統(tǒng)非常適合。ＨＣ９００ＤＣＳ控制系統(tǒng)與上位機(jī)之間的通訊協(xié)議是完全公開的，因此可以應(yīng)用于多種工業(yè)組態(tài)軟件。

　?。龋茫梗埃埃模茫涌刂葡到y(tǒng)上位機(jī)采用ＤＥＬＬ計(jì)算機(jī)，配以太網(wǎng)卡。下位機(jī)為ＨｏｎｅｙｗｅｌｌＨＣ９００，同時(shí)另配一臺(tái)Ｍ２Ｉ觸摸屏作為備用，一旦上位機(jī)有問題，可在觸摸屏Ｍ２Ｉ上操作，不影響生產(chǎn)。見圖１

　?。玻庇?jì)算機(jī)系統(tǒng)

　　由爐體畫面、工藝曲線、實(shí)時(shí)曲線、歷史數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)查詢、工件記錄、工件數(shù)據(jù)查詢、參數(shù)修正、ＰＩＤ參數(shù)整定等畫面構(gòu)成。在組態(tài)王軟件基礎(chǔ)上編制的整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)界面友好，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)流程、工藝參數(shù)設(shè)定、過程控制回路實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史趨勢(shì)曲線和歷史記錄查詢以及查詢打印各種報(bào)表等數(shù)據(jù)的管理功能。２．２

　　ＨＣ９００ＤＣＳ系統(tǒng)ＨＣ９００ＣＰＵ：９００Ｃ５１，根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)配ＤＩ：９００Ｇ０１、ＤＯ：９００Ｈ０２、ＡＩ：９００Ａ０１、ＡＯ：９００Ｂ０１若干，另配通訊模塊、電源模塊、機(jī)箱和若干２５０Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻。

　?。玻?觸摸屏

　　韓國Ｍ２Ｉ公司１０．５”觸摸屏，ＲＳ２３２或ＲＳ４８５通訊方式，ＴＯＰ－Ｄｅｓｉｇｎｅｒ編程軟件。

　　整個(gè)控制系統(tǒng)具有功能全面、性能可靠、操作簡(jiǎn)單、簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)。

　　3.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

　　北京亞控公司的組態(tài)王工業(yè)控制組態(tài)軟件是國內(nèi)運(yùn)用普遍的一種通用組態(tài)軟件，設(shè)計(jì)平臺(tái)功能比

　　較強(qiáng)大，可靠性高。筆者在其平臺(tái)上設(shè)計(jì)的窯爐控制軟件，面向工廠操作人員，具有界面友好、易懂易學(xué)的特點(diǎn)。上位機(jī)作為管理，不但具有數(shù)據(jù)管理記錄的功能，所有的操作控制都可在上位機(jī)控制畫面上進(jìn)行，同時(shí)還具有報(bào)警保護(hù)功能。

　?。常玻龋茫梗埃埃模茫涌刂葡到y(tǒng)

　　控制精度高，可靠性高，具備離開上位機(jī)獨(dú)立運(yùn)行功能。一旦設(shè)備投入運(yùn)行，將計(jì)算機(jī)關(guān)閉后ＤＣＳ控制系統(tǒng)也能按工藝曲線要求將整個(gè)工藝過程完成。

　?。常秤|摸屏

　　作為計(jì)算機(jī)的后備設(shè)備，具備上位機(jī)的操作功能，在計(jì)算機(jī)故障時(shí)可啟動(dòng)ＨＣ９００ＤＣＳ控制系統(tǒng)。

　　整套控制系統(tǒng)控制先進(jìn)可靠，整個(gè)設(shè)備溫度、壓力控制效果非常好，溫度場(chǎng)測(cè)試通過法國法瑪通公司現(xiàn)場(chǎng)人員的熱處理溫度場(chǎng)檢測(cè)，產(chǎn)品熱處理達(dá)到美國西屋公司和法國法瑪通公司的核電產(chǎn)品熱處理的標(biāo)準(zhǔn)，為中國核電產(chǎn)品的熱處理工藝控制提供了一個(gè)可靠平臺(tái)。