简单介绍过程控制在空分装置中的应用

2.2.2控制原理

对于每个控制回路来说，不同的氧产量值，对应着不同最佳设定值。在ALC系统内部设置了一套自己的专家控制系统，它是由上千组不同氧产量值对应不同控制回路的最佳经验设定值组成。每次变负荷之前，系统根据当前各控制回路的工艺值、当前氧产量值、输入的氧产量变量值、设计氧产量的最大最小值，计算出各控制回路的最终目标设定值和当前状态(OK或ERRO);并且在从当前氧产量向目标氧产量的变化过程中，按照每次改变量不能超过上次氧产量值的5%的原则，每5s改变一次氧产量值，即每5s计算并发送一次各控制回路的设定值，并计算出完成本次变负荷所需要的时间，再由氧产量和完成变负荷的时间构成一个一次函数，这就是斜坡方程。该斜坡方程控制曲线如图3所示。ALC系统每次运行都是按照这一计算好的斜坡方程轨迹运行，直到运行时间结束。ALC系统控制运行流程图如图4所示。

图3 斜坡方程控制曲线示意图

图4 ALC系统运行流程图

2.3 PLC局部控制

PLC局部控制由4台SIEMENS S5-115U 945和1台三菱MELSEC A1S PLC组成，用来完成主厂房内空压机等大型主体设备的启动、停止、运行的逻辑控制，回路控制及运行状态监视。

3 通信方式

3.1 DCS系统通信方式

该集散控制系统采用了INFI-NET环、控制总线(Controlway)和输入/输出扩展总线3层通信结构。

　　(1) INFI-NET环是一个无主站、封闭环路、缓冲器插入型的环行通信网络，由一对冗余的同轴电缆和相应的通信端子单元构成，最多支持250个节点，通信速率为10Mb/s。

　　(2) 控制总线是一个1Mb/s的串行通信链，最多支持32个多功能处理器，允许过程数据、文件数据和计算机数据的交换，也能处理组态下装和参数整定，并可通过网络处理模件从INFI-NET环接收或发送例外报告。

　　(3) 输入/输出扩展总线处理数字量I/O模件和模拟量I/O模件与多功能处理器之间的数据通信。它是一个高速并行通信通道，其总线宽为8个数据位，传输速率为0.5Mb/s。

3.2 ALC系统与DCS间的通信

ALC系统通过计算机的网络接口模块与INFI-NET环相连，它与DCS间的通信要经过DCS驱动器，将数据转换成两个系统都能接受的协议形式。通信示意图如图5所示。

图5 ALC与DCS通信

4 结束语

该集散控制系统于1996年11月开始调试，1997年9月20日通过考核验收，自动控制系统运行稳定，控制功能和控制精度符合生产工艺的要求。当氧产量从70%上升到100%时，ALC所需时间约为40min;氧产量从100%下降到70%时，ALC所需时间约为60min，耗电量是100%工况时的77.7%，大大降低了生产能耗，提高了经济效益。该系统基本达到无人控制，产品各项指标均达到合同要求，且重要的工艺参数可通过以太网传送到厂级管理计算机，对于冶炼用气的合理调度具有重要意义。