摘要：濟南鋼鐵集團總公司投資建設兩座JN60-6型焦爐，以及配套的備煤、干熄焦和化產(chǎn)回收與精制系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，廣泛采用了ABBAC800F型DCS系統(tǒng)。ABBAC800F型DCS系統(tǒng)是基于工業(yè)IT（IndustrialIT）的控制平臺，該控制系統(tǒng)平臺基于現(xiàn)場總線，工廠自動化水平較高，采用開放的一體化控制器、技術和標準，具有信息綜合，高工程效率，可升級的解決方案，開放的通訊，即插即用等特點。
　　
　　一、項目簡介：
　　
　　焦化行業(yè)是集冶煉、化工于一體的復雜性工藝，由于其生產(chǎn)環(huán)境惡劣，對于溫度、壓力、流量以及回路控制的要求比較高，所以，如何使控制系統(tǒng)更好地發(fā)揮作用，提高生產(chǎn)效率，是很重要的一環(huán)。濟南鋼鐵集團焦化廠是以生產(chǎn)冶金焦為主的企業(yè)，為了融入世界經(jīng)濟洪流，做大做強，跨入千萬噸級大鋼的行列，濟鋼決定將新上的120萬噸/年的兩座新型環(huán)保焦爐應用技術，提高自動化生產(chǎn)效率，同時為今后的發(fā)展打下基礎。在此項目中，我們選擇了ABB的AC800F：具有IndustrialIT控制平臺，基于現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)。
　　
　　二、系統(tǒng)方案與控制結構概述：
　　
　　AC800F系統(tǒng)是ABB集團推出的具有世界水平的綜合型開放控制系統(tǒng)，融傳統(tǒng)的DCS和PLC優(yōu)點于一體，并支持多種現(xiàn)場總線標準。它既具備DCS的復雜模擬回路調(diào)節(jié)能力、友好的人機界面（HMI）及方便的工程軟件，又同時具有與PLC指標相當?shù)母咚龠壿嫼晚樞蚩刂菩阅?。系統(tǒng)既可連接常規(guī)I/O，又可連接Profibus、FF、CAN、Modbus、等各種現(xiàn)場總線設備。系統(tǒng)具備高度的靈活性和*的擴展性，無論是小型生產(chǎn)裝置的控制，還是超大規(guī)模的全廠一體化控制，甚至對于跨廠的管理控制應用，都能應付自如。該系統(tǒng)升級到V6.2（及以上版本）后，系統(tǒng)容量可以達到無窮多點（超過100萬個I/O），今后如果系統(tǒng)需要擴展，可直接在這個基礎上增加I/O或現(xiàn)場總線儀表，利于今后的發(fā)展。
　　
　　系統(tǒng)包括操作級與過程級，操作級包括傳統(tǒng)控制功能，如操作與監(jiān)視，歸檔與信息記錄，趨勢與報警，回路與邏輯控制功能等，為便于管理，所有功能均可在相應過程站中執(zhí)行。
　　
　　做為過程級是由一個或幾個過程站組成，每個過程站由AC800F和擴展I/OS800單元組成。過程站CPU可以配置為冗余或不冗余系統(tǒng)，系統(tǒng)具有各種I/O模塊與現(xiàn)場各種類型過程信號相連接。
　　
　　系統(tǒng)提供了兩種工業(yè)標準總線。過程站總線用于PROFIBUS-DP通信；I/O總線用于現(xiàn)場I/O數(shù)據(jù)通信，具有較高的安全性與較強數(shù)據(jù)可靠性。
　　
　　DigiNetS系統(tǒng)總線:（Ethernet）用于過程級與操作級，通信傳輸介質(zhì)可以選擇同軸電纜或光纜。
　　
　　該系統(tǒng)配備了多個工程師站和多臺操作員站：工程師站使用工控PC機作為工程師站（也可使用便攜機作為調(diào)試設備）；系統(tǒng)操作員站運行在工業(yè)PC機上，全中文DigiVis軟件包基于MSWindowsNT平臺,其圖形操作接口增強了系統(tǒng)的使用與操作，此外，還可以提高PC機的外部設備指標如顯示器、打印機、鼠標及鍵盤等使系統(tǒng)操作更方便，該控制系統(tǒng)在一臺PC機上完成操作與監(jiān)控，系統(tǒng)可擴展至100個操作員站和100個過程控制站。
　　
　　三、新技術的應用與發(fā)展：
　　
　　1．開放的現(xiàn)場總線技術：
　　
　　雖然該項目暫時沒有用現(xiàn)場總線型現(xiàn)場儀表，為了利于用戶今后的發(fā)展，我們預留了總線硬件接口。在軟件方面ABBAC800F控制器ProfiBus模板支持DPV1標準，與純DP標準模件相比增加了對儀表的組態(tài)能力，這樣我們無須安裝各種儀表的組態(tài)軟件，僅導入每個儀表的設備參數(shù)文件（GSD文件），就可以實現(xiàn)在統(tǒng)一的系統(tǒng)編程軟件下對所有PA標準的儀表的參數(shù)編程組態(tài)的功能，該功能有效節(jié)省軟件成本，提高工程組態(tài)的效率。
　　
　　2．開放的控制功能：
　　
　　該系統(tǒng)控制器采用RISC處理器芯片，程序采用任務運行方式，每個任務都可以設定運行的周期和運行優(yōu)先級。所以既可以滿足復雜調(diào)節(jié)回路控制要求（一般要求控制周期較長），又可以滿足快速電氣開關量控制，從而一個控制器就可以覆蓋工廠所有環(huán)節(jié)控制要求。
　　
　　編程時我們預留了大量的用戶自定義的控制功能塊，根據(jù)今后生產(chǎn)的需要，用戶可以自己添減功能，而IEC61131-3編程標準的應用，使用戶只要有一些基礎知識，很快熟悉該系統(tǒng)編程。
　　
　　所以雖然該工程既有復雜的回路調(diào)節(jié)，又有較高的邏輯控制要求，我們對于每個關鍵的工藝通過配置冗余過程控制器滿足了生產(chǎn)的要求，達到了用戶滿意的效果，*了工藝過程的全部需要。
　　
　　3．系統(tǒng)全局數(shù)據(jù)庫技術：
　　
　　系統(tǒng)全局數(shù)據(jù)庫核心技術即“分散存儲，全局管理”。系統(tǒng)編程軟件僅為項目生成一個項目文件，雖然每個控制器均開辟一定空間作為數(shù)據(jù)變量存儲區(qū)，但在系統(tǒng)編程軟件上僅為一個全局系統(tǒng)變量表操作員站與過程站之間的數(shù)據(jù)交換無須數(shù)據(jù)庫的轉換編程為直接存取，變量的修改與檢查也是系統(tǒng)全局，系統(tǒng)的過程站與操作員站的組態(tài)為一套軟件。整個工程自控部分的安裝調(diào)試開車只用了兩三周的時間，這是一個很重要的因素。
　　
　　4．開放的TCP/IP協(xié)議以太網(wǎng)技術：
　　
　　在操作員站、工程師站、和過程站之間我們采用以太網(wǎng)的方式：AC800F控制器系統(tǒng)通訊模板為標準TCP/IP協(xié)議以太網(wǎng)模件，這樣使系統(tǒng)無須增加設備就可以與工廠局域網(wǎng)連接，由于系統(tǒng)支持標準OPC數(shù)據(jù)交換標準，使系統(tǒng)與各種第三方數(shù)據(jù)庫或軟件的數(shù)據(jù)交換將更加容易。
　　
　　5．系統(tǒng)易于擴展，系統(tǒng)軟件無資源限制，用戶今后如果需技術改造，新增加控制點、過程站，工程師站軟件無須重新購買，編程時僅在原項目文件項目樹下添加幾個資源即可，方便了用戶今后的系統(tǒng)擴展和長遠發(fā)展。
　　
　　6．中文界面：系統(tǒng)菜單，操作面板，系統(tǒng)字符表及系統(tǒng)提示信息為中文；
　　
　　四、工藝過程的實現(xiàn)與運行效果：
　　
　　根據(jù)其工藝過程將流程圖畫面分為:“6、7＃焦爐系統(tǒng)”，“鼓風、冷凝系統(tǒng)”“粗苯系統(tǒng)”“蒸氨系統(tǒng)”“溶脫系統(tǒng)”“制冷系統(tǒng)”等多幅工藝流程圖畫面；在畫面中我們制作了“低水熄焦”、“導熱油自動控制”等動態(tài)顯示畫面，為了避免操作工的視覺疲勞，在畫面里制作了動態(tài)軟開關，水（介質(zhì)）的動態(tài)流動等在畫面中用軟件邏輯控制，可由操作工根據(jù)需要開關。焦爐加熱在焦化行業(yè)是一個關鍵過程，加熱工藝和熄焦時間是控制的關鍵，我們?yōu)橛脩糁谱髁私範t串級加熱程序和低水熄焦自動控制程序，其串級加熱和低水熄焦自動控制的邏輯程序在AC800F控制器中實現(xiàn)，用軟件實現(xiàn)了串級/手動加熱的邏輯切換，同時顯示熄焦下水閥位和大小工作的時間，為用戶進一步探索*的焦爐加熱與熄焦方式打下了基礎。
　　
　　我們?yōu)?ldquo;再生器”、“蒸氨塔”、“地下放空槽”、“油放空槽”等液位和“導熱油出口溫度”、“出管式爐溫度”等溫度進行了自動調(diào)節(jié)控制,由于許多調(diào)節(jié)回路的SP值（設定值）是一個不確定的數(shù)，需根據(jù)不同時期的要求不同；在PID調(diào)節(jié)與手動/自動切換的設計上，我們設計成手動時SP跟蹤PV，自動時根據(jù)切換時的SP值調(diào)節(jié)工藝過程值，這樣當操作工手動將工藝過程值調(diào)節(jié)到適當?shù)臅r候，切換到自動及可立即以這個工藝值進行調(diào)節(jié)。以利于操作人員進一步摸索提高工作效率的方法。
　　
　　我們還為其制作了“耗蒸汽量”、“壓縮空氣量”、“新水消耗量”等工藝參數(shù)的累積計算，可長達50年的自動趨勢報表和每天自動日報報表，工廠可依具這些報表數(shù)據(jù)分析生產(chǎn)過程，優(yōu)化生產(chǎn)過程，不斷提高勞動生產(chǎn)率。在軟件的設計上，操作畫面上我們考慮了多種快捷方式，利于用戶快捷查詢所需要的信息。
　　
　　當操作員站、工程師站關閉一臺或全部關閉，只要過程站不停，系統(tǒng)不會停機；而過程站采用雙機熱備份的冗余方式，系統(tǒng)接線端子均采用進口端子，降低故障率，所以整個系統(tǒng)安全性很高。
　　
　　五、小結
　　
　　目前該系統(tǒng)運行超過了設計要求，整個系統(tǒng)設計年產(chǎn)焦炭為120萬噸/年，在不具備投產(chǎn)條件的情況下進行了投產(chǎn)并實現(xiàn)了15天兩座焦爐達產(chǎn)效的的目標，化產(chǎn)系統(tǒng)也先后投入運行，DCS控制系統(tǒng)為實現(xiàn)該目標奠定提供了充足的數(shù)據(jù)參考依據(jù)，同時提供了有效的控制手段，實踐證明該系統(tǒng)為用戶提高勞動生產(chǎn)力，提高經(jīng)濟效益作出了貢獻，達到了用戶滿意的效果。