OVATION控制系統在高爐煤氣干法除塵項目的應用

馮展國

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OVATION控制系統在高爐煤氣干法除塵項目的應用

馮展國

（寶鋼工程技術集團有限公司，上海201900）

介紹了愛默生Ovation系統的基本原理，通過Ovation系統在寶鋼2500高爐煤氣干法除塵項目上的成功應用，實現了高爐煤氣的從舊式處理方式到高效環保處理的轉換，體現了很好的社會效益和經濟效益，并顯著提升了TRT設備效率，增加了發電量。

Ovation控制系統；高爐煤氣干法除塵；TRT發電。

1 引言

寶鋼不銹鋼有兩座高爐，一座750高爐，一座2500高爐。2500高爐除塵系統于2007年底改造為布袋干法除塵。2500高爐本體控制系統采用美國西屋（Westinghouse）公司的WDPF（含Ⅱ）系統，高爐煤氣干法除塵項目中，為保證先進性和兼容性，決定采用西屋公司最新的OVATION集散控制系統，OVATION（前身為WDPF）系統，提供強大的監控能力，在離散控制、邏輯控制、批處理控制等方面表現優異，目前屬于艾默生過程控制部門。

該項目創造了兩個“第一”，第一個是為寶鋼集團內部第一個實施此法改造的項目，第二個第一是寶鋼首次自主掌握了艾默生Ovation控制系統的編程及調試。

2 控制系統的構成

2.1 概述

核電站、電廠、冶金高爐等控制場合在控制安全、控制精度、響應速度等方面要求極高，專門從事核電的西屋公司專為此要求設計的的OVATION控制系統，在我國的電廠、冶金高爐中控制系統中都有應用案例。

2.2 硬件配置和架構

干法除塵控制系統配備一對（2個）OCR400控制器，2個控制器互為冗余，一臺工程師站（集成有軟件服務器），一臺操作員站，均為SUN公司的服務器，裝有Solaris操作系統,Solaris為SUN公司開發的一種專用UNIX操作系統。本項目冗余CPU柜及操作員站分別放置在高爐操作室的操作大廳和電氣室內。遠程I/O柜放置在現場的電氣室內，共使用34塊DI數字量輸入卡,53塊DO數字量輸出卡，9塊AI模擬量輸入卡，3塊AO模擬量輸出卡,4塊TC熱電偶輸入卡，布置在四面RIO柜中，并設四面輸出繼電器柜，這八面柜體并排放置。

2.3 軟件系統組成

OVATION DCS的系統軟件

工程師服務器：Ovation數據庫(Oracle關系數據庫)軟件，及Ovation應用編程工具：

Point Builder-點生成器

Control Builder-控制生成器

Graphics Builder-畫面生成器

I/O Builder-I/O生成器

Security Builder-安全級別生成器

Configuration Tool-組態工具

Report Builder-報表建立器

操作員站：一般不配置控制生成器等組件。性能較工程師站較弱。

OVATION用戶接口軟件：報警管理軟件、趨勢顯示軟件、點信息管理軟件、診斷顯示軟件、綜合顯示軟件、記錄用戶接口。

2.4 軟件編程要點

2.4.1 OVATION中點的定義

為了應對最苛刻的應用，Ovation系統基于對于點的定義比較全面，以模擬量點為例，對于點的屬性用1個32位的字來描述如圖1。

在點生成器（Point Builder）通過配置點的屬性，即可以實現對應物理量的監控、報警等功能。

2.4.2 邏輯的結構、創建和下載

Control Builder需遵循一定的規則，按照規定的架構進行組態編程，其目錄中的結構表示如圖2。

控制邏輯的創建由Control Builder在Autocad中編寫，存儲的邏輯圖稱為SAMA圖，當保存一幅SAMA圖時，控制信息被存放到Oracle數據庫中，同時生成與SAMA圖等同的監控畫面源文件。可以在AutoCAD中使用圖層的概念。如果控制邏輯有錯,SAMA圖將不能被保存。任意一個CB中用戶自定義的點必須是在Point Builder中定義。CB支持幾乎每一個AutoCAD功能，但不支持“Erase”、“Undo”功能。不能使用UNIX命令刪除SAMA圖，必須使用CB中提供的刪除功能去刪除SAMA圖。在Control Builder中的SAMA圖名必須取：shxxx.dwg。修改完回路后，使用Control Builder，選擇菜單條上的軟盤圖標，保存.dwg文件(/export/wdpf/rel/data/ cbdata/dropX/*.dwg)，把全部改變的數據庫裝載到Oracle中，轉換.dwg文件，使之成為與GB一致的. src文件(/export/wdpf/rel/data/cbdata/graphic/src/*. src)。使用Control Builder,在菜單條上選擇Control====Monitor Graphic====Compile Graphics，編譯.src文件，成為.diag文件(/export/wdpf/rel/data/ cbdata/graphic/obj/*.diag)，拷貝.diag文件到Graphics Builder的obj目錄(/export/wdpf/rel/data/mmi/diag/ obj/*.diag)。使用Drop Loader,下裝數據庫到控制器，將下裝全部的Oracle數據庫的改變到信息控制區。使用Admin Tool,下裝圖形文件到Ovation站，設置. diag更新文件拷貝到相應的流程圖窗口圖的路經下(/usr/wdpf/mmi/diag/obj/*.diag)。

3 煤氣干法除塵工藝概述和HMI設計

煤氣干式除塵項目控制監控的對象包括11個布袋除塵器和一個大灰倉，以及除塵器本體和管道上的的各種閥門，儀表等。根據工藝及功能可劃分為六個不同的系統，分別為儀表專業檢測系統，脈沖反吹氣清灰系統，清堵脈沖閥系統，卸灰、輸灰控制系統，大灰倉儲灰、卸灰系統，DCS系統。控制系統的控制對象即為各系統所包含的設備。

高爐荒煤氣（CO，帶有灰塵）從重力除塵器出來后經過降溫設備后進入11個布袋除塵器，在每個布袋中煤氣通過布袋，留下灰塵。通過的煤氣通過減壓閥組和脫水器進入凈煤氣總管。灰塵經過布袋過濾留在布袋除塵器內，也可能附在布袋上。吸附在布袋的灰塵通過清灰裝置，使灰塵脫離布袋，以免堵塞布袋，影響除塵效果。11個除塵器中的灰泄到大灰倉內，大灰倉內也有一套相同工作原理的除塵裝置。大灰倉可以將灰泄到罐車運走。

高爐煤氣干法布袋除塵DCS工控機編程滿足除塵過程工藝參數處理和顯示、反吹清灰、卸灰操作、過程監視等功能。DCS與高爐值班室DCS聯網、顯示和下載高爐有關操作參數；主要操作用HMI畫面設置如下：

（1）系統工藝流程圖監控，對重力除塵器、一二級文式管、減壓閥組、TRT、爐頂均壓、干法除塵系統做總體監控

（2）干法除塵總覽畫面1幅（可監控脈沖吹清灰、卸/輸灰、荒煤氣、凈煤氣狀態）

（3）高爐煤氣干濕切換操作畫面（用于干法除塵和原濕法除塵切換）

（4）液壓系統操作畫面

（5）煤氣降溫系統操作畫面，

（6）氮氣能介系統，可使用氮氣作為脈沖閥系統、閥門系統、氮氣炮系統、輸灰系統的能介。

（7）除塵器卸/輸灰（每個倉設1幅畫面可分別操作）；溫度/壓力/流量及各除塵器出口煤氣含塵和凈煤氣總管含塵顯示監視畫面；

（8）大灰倉卸灰過程監視畫面。

4 改造后對TRT的影響

TRT——高爐煤氣余壓透平發電裝置，是利用高爐冶煉的副產品-高爐爐頂煤氣具有的壓力能及熱能,使煤氣通過透平膨脹機做功,將其轉化為機械能，再將機械能轉化為電能。改造為干法除塵后，凈煤氣的溫度和壓力較原有濕法除塵有所提高，TRT的發電量增加。

5 調試過程遇到的問題和對策

5.1 畫面漢字顯示問題

OVATION為英文界面，未做過漢化處理，程序編制、畫面配置完全使用英文。但是HMI畫面要給操作工看，作為操作工希望看到漢語，對全英文畫面不能接受。還好OVATION支持圖畫，我們在編制畫面是，先把漢字用第三方軟件做成圖片，再把圖片貼到HMI畫面上，通過這個方法，完美解決了漢字顯示問題。

5.2 本地工作站與遠端工作站之間文件傳輸

Solaris操作系統具備強大的安全素質，但對于使用者的要求較Windows操作系統要高，比如對于文件的拷貝，不能實現粘貼拷貝等操作。軟件編程調試中，少不了文件復制傳輸操作。我們可以通過一個FlashFXP軟件來傳輸文件，但是必須擁有遠端工作站之帳號及密碼，才可進行傳輸工作。

執行格式：ftp hostname or ftp ip_address

例：與遠端工作站，進行文件傳輸ftp doc doc

Name(doc:user-輸入帳號name):

Password(doc:user-輸入密碼name):

將遠端工作站之文件，拷貝到本地工作站中。ftp＞get file1 file1

將本地工作站之文件，拷貝到遠端工作站中。ftp＞put file2 file2

其他常用操作命令還有：

ftp＞ls列出遠端工作站目前目錄下之所有文件名，

ftp＞help ftp列出文件傳輸，可使用之任何命令，

ftp＞!ls列出本地工作站，目前目錄下之所有文件名。

ftp＞!pwd列出本地工作站，目前所在之工作目錄位置。

ftp＞ls列出遠端工作站目前目錄下之所有文件名。

ftp＞pwd列出遠端工作站目前所在之目錄位置。

ftp＞cd dir1 dir1更改遠端工作站之工作目錄位置至之下。

ftp＞mget*.c c將遠端工作站中，副文件名.c為之所有文件，拷貝到本地工作站中。

ftp＞mput*.txt txt將本地工作站中，副文件名為.txt之所有文件，拷貝遠端工作站中。

ftp＞quit ftp結束工作。

6 結束語

寶鋼集團不銹鋼公司2500高爐干法除塵的控制系統，在選型過程中，在西門子PLC、施耐德PLC、ABB的控制系統、OVATION系統中反復論證，最后選用了OVATION，控制系統由包頭中冶東方設計院進行設備設計，軟件編程由寶鋼工程技術集團有限公司負責，筆者作為主要編程調試工程師，在短時間內掌握了這套系統，努力工作使得項目順利投產。經過近7年多以來的良好運行，實現了高爐煤氣的從舊式處理方式到高效環保處理的轉換，體現了極好的社會效益和經濟效益，證明了設計的優良，對集團內其它高爐的改造，提供了示范和借鑒意義。

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4.3 VLAN技術在能動系統局域網中運用后，一個VLAN內部的廣播和單播流量都不會轉發到其他VLAN中，控制了通信活動，隔離了廣播數據順化了網絡管理，便于工作組優化組合，VLAN中的成員只要擁有一個VLAN ID就可以不受物理位置的限制，隨意移動工作站的位置；增加了網絡的安全性，VLAN交換機就是一道道屏風，只有具備VLAN成員資格的分組數據才能通過，這樣能動網絡帶寬得到充分利用，網絡性能大大提高。

4.4 通過部署網絡防病毒系統，能動系統局域網的網絡應用環境得到了很好的保護，桌面速率達100 Mbps，實現了網絡資源共享和管理信息系統中業務功能的正常、快捷運用；同時網絡管理人員能夠通過反病毒網絡控制系統直接了解到整個網絡病毒的情況，并迅速做出相應的反應，工作效率顯著提高，終端用戶的工作環境也得到了良好的凈化，感染病毒的機率減少，工作站重裝操作系統的次數減少。

4.5 在網絡安全中，除了采用技術措施之外，加強網絡的安全管理，制定有關規章制度，對于確保網絡的安全、可靠地運行起到十分有效的作用。

5 結論

隨著能動系統局域網的擴展與完善，針對局域網存在的安全問題，通過優化采取以上一系列安全措施與策略，能動系統局域網達到穩定、安全、經濟運行的良好狀況，為能源動力中心管理信息化工作創造了基礎條件，確保了能動中心局域網高效、經濟運行。提高了能動中心辦公事務及公文處理的自動化程度；推進各部門之間日常管理工作實現三化（規范化、標準化及電子化）；為能動中心逐步建設成一個現代化、高效益的工廠打下基礎；實現管理信息資源的及時交流與共享，提高企業的行政管理水平和工作效率。

[參考文獻]

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收稿日期：2014-09-11

作者簡介：馮展國(19791)，男，畢業于北京科技大學，工學學士，工程師，現從事三電設計工作。

Application of OVATION Control System in Dry Dedusting Project for Blast Furnace Gas

Feng Zhanguo

(Baosteel Engineering&Technology Group Co.,Ltd.,Shanghai 201900,China)

The basic principle of Emerson Ovation system is introduced.Through successful application of the Ovation system in the BFG dry dust removal project of Baosteel’s 2500m3 blast furnace,the outdated BF gas treatment process was transformed to an efficient and environmental-friendly treatment mode,which has achieved good social and economic benefits,significantly improved the efficiency of TRT equipment and increased power generation.

Ovation control system;BFG dry dedusting project;TRT generation.

TP27

B

1006-6764（2015）01-0057-04

2014-10-20

吳迎春（1976-）,女，工程師，大學本科學歷，現從事計算機及網絡管理工作。