羅光浩
（吉林鑫達(dá)鋼鐵有限公司設(shè)備部）
摘 要：本文對(duì)吉林鑫達(dá)焦化廠(chǎng)集中管控中心改造方案的探討進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述。
關(guān)鍵字：焦化；集成；管控一體化
0 前言
吉林鑫達(dá)焦化廠(chǎng)為了實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)的分散管理向區(qū)域集中管控的轉(zhuǎn)變，同時(shí)滿(mǎn)足公司集約化管理、崗位優(yōu)化、降本增效等方面的管理需求，擬采用成熟可靠的新一代技術(shù)，以現(xiàn)代化、自動(dòng)化的智能裝備提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，形成管控一體化的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)降低運(yùn)營(yíng)成本、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提升管理水平以及員工素質(zhì)，推進(jìn)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式。
1 現(xiàn)狀介紹
目前，焦化廠(chǎng)控制系統(tǒng)根據(jù)煉焦工藝大致分為4個(gè)區(qū)域：備煤、本體、篩焦以及四大車(chē)，都有各自獨(dú)立的控制系統(tǒng)。
1.1 功能描述
熱回收焦?fàn)tDCS控制系統(tǒng)用于熱回收焦?fàn)t裝置（炭化室、燃燒室、上升管、集氣支管、集氣總管等）及配套公輔（廢氣引風(fēng)機(jī)、壓縮空氣站、綜合水泵房等）的相關(guān)工藝測(cè)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行收集。根據(jù)生產(chǎn)及控制工藝的要求，完成信號(hào)處理、重要參數(shù)監(jiān)視和調(diào)整、生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)分析、設(shè)備啟停操作和報(bào)警聯(lián)鎖等。
1.2 系統(tǒng)配置
1.2.1 焦?fàn)tDCS系統(tǒng)
焦?fàn)tDCS控制器等采用冗余配置，與分布式I/O平臺(tái)，均采用多模光纖介質(zhì)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接；焦?fàn)tDCS系統(tǒng)（DCS控制器、冗余數(shù)據(jù)服務(wù)器、工程師站、操作員站）與全廠(chǎng)區(qū)其他控制系統(tǒng)（備煤PLC系統(tǒng)、篩焦PLC系統(tǒng)），使用管理型工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組成以太雙環(huán)網(wǎng)架構(gòu)，通訊介質(zhì)采用多模光纖。
1.2.2 備煤PLC系統(tǒng)
備煤PLC控制器、通訊模塊、機(jī)架電源等采用冗余配置，與分布式I/O平臺(tái)，均采用多模光纖介質(zhì)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。
備煤控制室中有工程師站和操作員站各一臺(tái)，用來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程和工藝參數(shù)的監(jiān)控，以及設(shè)備調(diào)試和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。
1.2.3 篩焦PLC系統(tǒng)
篩焦PLC控制器等設(shè)備均采用冗余配置；與分布式I/O平臺(tái)，均采用多模光纖介質(zhì)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。
篩焦控制室中有工程師站和操作員站各一臺(tái)，用來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程和工藝參數(shù)的監(jiān)控，以及設(shè)備調(diào)試和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。
1.2.4 四大車(chē)PLC系統(tǒng)
四大車(chē)通常指的是：裝煤車(chē)、推焦車(chē)、攔焦車(chē)和熄焦車(chē)。
操作人員通過(guò)駕駛室內(nèi)的觸摸屏進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)的工藝流程顯示及控制。
1.3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
圖1 焦化廠(chǎng)控制系統(tǒng)配置及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
1.4 視頻監(jiān)視系統(tǒng)
全廠(chǎng)視頻監(jiān)視系統(tǒng)的45塊55英寸顯示屏及通訊設(shè)備均安裝在焦?fàn)t中央控制室中?？刂剖乙曨l墻長(zhǎng)18.5米，高2.4米。
2 改造方案
由于焦?fàn)t中央控制室與全廠(chǎng)區(qū)其它控制系統(tǒng)（備煤PLC系統(tǒng)、篩焦PLC系統(tǒng)、四大車(chē)系統(tǒng)），使用管理型工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組成以太雙環(huán)網(wǎng)，通訊介質(zhì)采用多模光纖。只需將分布在不同區(qū)域的工程師站和操作站遷移到焦?fàn)t中央控制室中即可，不需要對(duì)全廠(chǎng)視頻監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行改造。需要改動(dòng)部分如下：
2.1 定制合適的操作臺(tái)
根據(jù)焦?fàn)t中央控制室的面積，定制合適的操作臺(tái)，以擺放遷移回中央控制室的9臺(tái)工程師站和操作員站，并保留一定的備用空間。
2.2 增加計(jì)算機(jī)機(jī)柜
在原有機(jī)柜旁邊再增加2個(gè)計(jì)算機(jī)機(jī)柜，以存放9個(gè)主機(jī)，并配置相應(yīng)的KVM延長(zhǎng)線(xiàn)設(shè)備。
2.3 線(xiàn)纜敷設(shè)
根據(jù)新增設(shè)備，敷設(shè)相應(yīng)的電源、網(wǎng)絡(luò)及通訊等各類(lèi)線(xiàn)纜。
2.4 全流程集中監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
將備煤、篩焦、四大車(chē)的HMI系統(tǒng)集成到焦?fàn)t畫(huà)面顯示系統(tǒng)中，建立一個(gè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，可以進(jìn)行全廠(chǎng)生產(chǎn)流程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、生產(chǎn)異常信息的報(bào)警提示、生產(chǎn)數(shù)據(jù)報(bào)表統(tǒng)計(jì)等功能。
2.5 改造參考圖
圖2 其它廠(chǎng)家參考圖
3 改造后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能
3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
改造后的系統(tǒng)將采用三層控制結(jié)構(gòu)：基礎(chǔ)自動(dòng)化層、過(guò)程控制層、集中監(jiān)視層。具有煉焦生產(chǎn)狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示、生產(chǎn)異常實(shí)時(shí)報(bào)警、生產(chǎn)目標(biāo)優(yōu)化等功能。如下圖所示：
圖3 焦化集中管控中心系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
基礎(chǔ)自動(dòng)化層由現(xiàn)場(chǎng)檢查儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、DCS和PLC控制器等組成，是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)控制功能的實(shí)施部分。
過(guò)程控制層主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、HMI系統(tǒng)、工程師站等，根據(jù)焦?fàn)t裝置及配套公輔的生產(chǎn)及控制工藝要求，進(jìn)行信號(hào)處理、工藝參數(shù)監(jiān)視、工藝數(shù)據(jù)分析及工藝參數(shù)調(diào)控、工藝設(shè)備啟停及報(bào)警聯(lián)鎖等過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視與控制。
集中監(jiān)視層由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)等組成，通過(guò)實(shí)時(shí)獲取煉焦生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)完成對(duì)主要設(shè)備的在線(xiàn)監(jiān)視，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取的歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t歷史狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)分析；同時(shí)對(duì)生產(chǎn)目標(biāo)進(jìn)行最新的優(yōu)化。
3.2 系統(tǒng)功能
在原有系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，集中管控中心系統(tǒng)增加了以下的功能。
3.2.1 實(shí)時(shí)集中監(jiān)視系統(tǒng)
目前的控制系統(tǒng)只是實(shí)現(xiàn)了各自區(qū)域的局部工藝，沒(méi)有真正覆蓋煉焦生產(chǎn)全流程。而實(shí)時(shí)集中監(jiān)視系統(tǒng)通過(guò)集成全廠(chǎng)不同區(qū)域的控制系統(tǒng)，以工藝流程的方式實(shí)時(shí)集中監(jiān)視裝煤、配煤、焦?fàn)t加熱燃燒、煤氣收集等作業(yè)過(guò)程的生產(chǎn)狀況，向相關(guān)人員實(shí)時(shí)反映全廠(chǎng)生產(chǎn)的全貌，能及時(shí)方便有效地查詢(xún)、了解焦?fàn)t生產(chǎn)狀況，為科學(xué)安排生產(chǎn)計(jì)劃提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)效益最大化。
還包括異常工況提示報(bào)警、統(tǒng)計(jì)分析煉焦生產(chǎn)重要參數(shù)等功能。
3.2.2 模型控制優(yōu)化
模型控制優(yōu)化功能包括：焦?fàn)t加熱燃燒控制優(yōu)化、焦?fàn)t集氣管壓力控制優(yōu)化、車(chē)輛控制優(yōu)化以及配煤優(yōu)化等。
焦?fàn)t加熱燃燒控制就是通過(guò)調(diào)節(jié)加熱煤氣、空氣的流量，來(lái)控制最合適且穩(wěn)定的燃燒室火道溫度。
焦?fàn)t集氣管壓力控制主要通過(guò)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、煤氣閥門(mén)開(kāi)度來(lái)保持集氣管壓力的穩(wěn)定，從而提高煤氣的燃燒效率，減少能源浪費(fèi)，減少環(huán)境污染。
車(chē)輛控制優(yōu)化主要是裝煤車(chē)、推焦車(chē)、攔焦車(chē)、熄焦車(chē)的協(xié)調(diào)作業(yè)。按照預(yù)先制定的作業(yè)計(jì)劃，指導(dǎo)炭化室按最優(yōu)的計(jì)劃定期裝煤、出焦。
配煤優(yōu)化指的是通過(guò)焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)模型和配煤過(guò)程中大量的采集數(shù)據(jù)，對(duì)配煤比進(jìn)行優(yōu)化，可實(shí)時(shí)控制配煤流量，也能給出最優(yōu)的配煤策略供相關(guān)人員參考。
3.2.3 生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)
生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心和生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)視系統(tǒng)的一部分，計(jì)劃集成到焦化集中管控中心系統(tǒng)中供焦化廠(chǎng)調(diào)度人員使用，包括生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行診斷、生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整、物料平衡、調(diào)度報(bào)表等。
3.2.4 設(shè)備管理系統(tǒng)
設(shè)備管理系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備臺(tái)賬整理導(dǎo)入，設(shè)備物聯(lián)標(biāo)識(shí)和身份信息管理，設(shè)備點(diǎn)巡檢管理，設(shè)備潤(rùn)滑保養(yǎng)到期提醒，易損件的更換提醒，維修計(jì)劃派單，以及備件計(jì)劃申報(bào)提醒等為一體的一套綜合設(shè)備管理系統(tǒng)。
4 結(jié)論
針對(duì)煉焦生產(chǎn)各局部過(guò)程分散、涉及眾多的操作參數(shù)等情況，集中管控中心系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)集成，可以實(shí)現(xiàn)煉焦生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)集中監(jiān)視，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高焦炭的質(zhì)量和產(chǎn)量，降低煉焦煤氣損耗，減少環(huán)境污染，保證更大的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
[1] 蹇釗．煉焦生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)集中監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用［D］．中南大學(xué)，2008．
[2] 王惠芬．焦化生產(chǎn)管控一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］．武漢科技大學(xué)，2009．