热连轧水系统中PCS过程控制系统的应用

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关键词:PCS控制系统;热连轧;水系统;集中控制

1引言

德龙钢铁850mm热连轧厂建于2003年，水系统于2003年底正式投产，这条热连轧生产线上的工艺设备用水较多，有电机冷却净环水，轧机除尘水，层流冷却水，设备冷却浊环水，上塔冷却水等，由人工在四个泵房进行启停操作，人工操作严重影响了生产效率，通过pcs控制系统升级改造，满足了生产的要求。2PCS过程控制系统的概述PCS控制系统是南瑞继保公司在总结多年过程控制研究成果及现场运行经验的基础上，推出的过程级控制系统，该系统由PCS－9150控制器及I/O单元组成，由PCS－Explorer2组态软件实现工程的创建、硬件组态、算法组态、在线监视、无扰更新等功能。PCS－9150过程控制系统适用于各种工艺设备、工艺段、厂区的过程控制，涵盖发电、钢铁、化工等，其特点有:⑴采用南瑞继保公司研制的UAPC综合保护控制平台，采用高性能DSP进行信号处理，实现了大容量、高精度的快速、实时信息处理。⑵自主知识产权的高速背板总线HTM，带宽可达320Mbps。⑶硬件和软件均采用模块化设计，灵活可配置，具有插件、软件模块通用，易于扩展、易于维护的特点。⑷一体化设计，机箱式结构，工业级防护外壳，抗干扰能力强。⑸无风扇，宽温运行。⑹冗余220VAC/DC电源输入。

2热连轧生产线水系统的功能

德龙850mm热连轧生产线水系统由中心泵房、层流泵房、一次池泵房、高压水泵房组成。中心泵房常用泵组有净环高压泵组、浊环高压泵组、浊环低压泵组、上塔高压泵组，主要供轧线直流电机冷却使用、轧辊冷却使用、加热炉门冷却、水池上塔冷却等，层流泵房常用泵组有上箱高压泵组、上塔高压泵组，主要供轧线层流冷水使用及冷却水上塔降温，一次池泵组主要是轧线用水回收再利用，供浊环泵组使用，高压水泵房四个泵组主要供轧线除鳞水使用。四个泵房所在位置比较分散，轧线生产时四个泵房都需要人工进行启停操作，随着产量的提高和生产节奏的加快，四个泵房仍由人工操作严重影响了生产效率，迫切需要进行电气控制升级改造，来满足生产的要求。

3PCS系统在热连轧水系统改造中应用

在水系统电气控制改造中，集中控制室内增加了HMI人机界面、中心泵房PLC柜、一次池泵房PLC柜，层流泵房和高压水泵房分别安装了PLC柜。中心泵房PLC柜作为主站运行，层流泵房和高压水泵房PLC柜作为从站运行，中心泵房PLC柜内安装DPU01和DPU02控制器，DPU01实现中心泵房和一次池各泵组的控制，DPU02通过光纤以太网实现对层流泵房和高压水泵房各泵组的远程控制，图1为人机界面。本次升级改造使用的PCS－9150IO单元是与PCS－9150控制器配套的信号输入输出单元，IO单元采用嵌入安装方式，固定在机柜上，控制器通过IOLINK插件与PCS－9150IO单元进行双向实时通讯［1］。PCS－9150IO元由IO机箱、电源插件、总线接口插件、IO插件组成，插件间通过机箱背板总线进行向实时通讯，IO插件处理器采用高性能MCU，同时包含了性能高及丰富的硬件资源，包括RAM、闪存、UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，通用异步接收/发送装置)、CAN、定时器、看门狗电路、DMA(直接内存访问)和GPIO(通用输入/输出)，本次升级改造现场环境复杂，需要大量的数字量、模拟量输入输出信号，并且实现与从站远程通讯，各类IO插件大量使用，NR1201B负责IO单元内部总线通信，NR1136D负责对控制器IOLINK的通讯，NR1301T负责控制器供电的电源插件，采用冗余方式配置，NR1425B是6通道模拟量输入插件，NR1424A是7通道模拟量输出插件，NR1504D是19通道开关量输入插件，NR1521E是11通道开关量输出插件(图2)。编程软件PCS－Explorer2是交直流保护控制和工业控制多领域的组态配置工具，同时也是日常运行和维护的工具［2］。软件总体结构如图3所示，包括菜单栏区域、管理视图、工作区域、属性视图和输出视图五大部分。其中:⑴管理视图，包含工程和库两个Tab页。可通过切换打开。⑵工作区域集成了列表配置和图形组态两种功能，根据不同类型的组态配置自动加载生成列表或图形。⑶属性视图，包含输入、输出和参数三个Tab页，用于显示元件模块的变量。⑷输出视图，包含输出、警告/错误、查找/替换结果和交叉引用结果四个Tab页，用于显示编译配置组态结果。

4结语

带钢热连轧生产线工艺复杂，对水处理使用要求严格，现场各类水泵房比较多，通过PCS过程控制系统升级改造，节省了人工成本和提高了生产效率，它在稳定性和成熟性上具有可靠的保证，改变了以前分布式操作，提供了历史查询记录，方便处理设备故障，为热连轧厂的顺利生产提供坚实的保障。

参考文献:

［1］南瑞继保．PCS－9150过程控制系统说明书(1．0版)［Z］．2016:12．

［2］南瑞继保．PCS－9150过程控制系统说明书(1．0版)［Z］．2016:36．

作者：邢建辉 赵亚坤 单位：德龙钢铁有限公司