DCS控制系统在工业炉窑上的应用

　　DCS在控制上的最大特点是依靠各种控制、运算模块的灵活组态，可实现多样化的控制策略以满足不同情况下的需要，使得在单元组合仪表实现起来相当繁琐与复杂的命题变得简单。随着企业提出的高柔性、高效益的要求，以经典控制理论为基础的控制方案已经不能适应，以多变量预测控制为代表的先进控制策略的提出和成功应用之后，先进过程控制受到了过程工业界的普遍关注。需要强调的是，广泛应用各种先进控制与优化技术是挖掘并提升DCS综合性能最有效、最直接、也是最具价值的发展方向。

　　在实际过程控制系统中，基于PID控制技术的系统占80%以上，PID回路运用优劣在实现装置平稳、高效、优质运行中起到举足轻重的作用，各DCS厂商都以此作为抢占市场的有力竞争砝码，开发出各自的PID自整定软件。另外，根据DCS的控制功能，在基本的PID算法基础上，可以开发各种改进算法，以满足实际工业控制现场的各种需要，诸如带死区的PID控制、积分分离的PID控制、微分先行的PID控制、不完全微分的PID控制、具有逻辑选择功能的PID控制等等。

　　与传统的PID控制不同，基于非参数模型的预测控制算法是通过预测模型预估系统的未来输出的状态，采用滚动优化策略计算当前控制器的输出。根据实施方案的不同，有各种算法，例如，内模控制、模型算法控制、动态矩阵控制等。目前，实用预测控制算法已引入DCS，例如IDCOM控制算法软件包已广泛应用于加氢裂化、催化裂化、常压蒸馏、石脑油催化重整等实际工业过程。此外，还有霍尼韦尔公司的HPC，横河公司的PREDICTROL，山武霍尼韦尔公司在TDC-3000LCN系统中开发的基于卡尔曼滤波器的预测控制器等等。这类预测控制器不是单纯把卡尔曼滤波器置于以往预测控制之前进行噪声滤波，而是把卡尔曼滤波器作为最优状态推测器，同时进行最优状态推测和噪声滤波。

　　先进控制算法还有很多。目前，国内、外许多控制软件公司和DCS厂商都在竞相开发先进控制和优化控制的工程软件包，希望在组态软件中嵌入先进控制和优化控制策略。

　　ＨＣ９００ＤＣＳ控制系统是基于回路控制演化发展成的ＤＣＳ控制系统，模拟量的控制是其独特的优势，等级精度为０．１级。其编程方式不是语句或梯形图，而是以功能模块的形式，简单的功能块只处理单个任务，复杂的功能块如ＰＩＤ功能块配上输入、输出功能块就具备数字控制仪的所有主要功能。编制程序相对简单、可靠，减少编程的错误量。通讯方式是以太网通讯，在整个设备运行过程中可以打开监控程序监视ＤＣＳ程序运行状况，并可在不中断设备工艺运行的情况下修改作为下位机ＤＣＳ内部程序，

　　现场安装和调试非常简便。其内部所有功能块输入

　　输出及运算都是以浮点计算的模拟量，对于温度回路和压力回路的控制非常精确和稳定，其数字量的处理速度相比ＰＬＣ较慢。对以温度控制为目标，不需要顺序动作控制的工业炉窑的控制系统采用ＨＣ９００ＤＣＳ控制系统非常适合。ＨＣ９００ＤＣＳ控制系统与上位机之间的通讯协议是完全公开的，因此可以应用于多种工业组态软件。

　　ＨＣ９００ＤＣＳ控制系统上位机采用ＤＥＬＬ计算机，配以太网卡。下位机为ＨｏｎｅｙｗｅｌｌＨＣ９００，同时另配一台Ｍ２Ｉ触摸屏作为备用，一旦上位机有问题，可在触摸屏Ｍ２Ｉ上操作，不影响生产。见图１

　　２．１计算机系统

　　由炉体画面、工艺曲线、实时曲线、历史数据、历史数据查询、工件记录、工件数据查询、参数修正、ＰＩＤ参数整定等画面构成。在组态王软件基础上编制的整个监控系统界面友好，可实现动态显示系统流程、工艺参数设定、过程控制回路实时监控、历史趋势曲线和历史记录查询以及查询打印各种报表等数据的管理功能。２．２

　　ＨＣ９００ＤＣＳ系统ＨＣ９００ＣＰＵ：９００Ｃ５１，根据输入输出点数配ＤＩ：９００Ｇ０１、ＤＯ：９００Ｈ０２、ＡＩ：９００Ａ０１、ＡＯ：９００Ｂ０１若干，另配通讯模块、电源模块、机箱和若干２５０Ω标准电阻。

　　２．2触摸屏

　　韩国Ｍ２Ｉ公司１０．５”触摸屏，ＲＳ２３２或ＲＳ４８５通讯方式，ＴＯＰ－Ｄｅｓｉｇｎｅｒ编程软件。

　　整个控制系统具有功能全面、性能可靠、操作简单、简单易学的特点。

　　3.1计算机控制系统

　　北京亚控公司的组态王工业控制组态软件是国内运用普遍的一种通用组态软件，设计平台功能比

　　较强大，可靠性高。笔者在其平台上设计的窑炉控制软件，面向工厂操作人员，具有界面友好、易懂易学的特点。上位机作为管理，不但具有数据管理记录的功能，所有的操作控制都可在上位机控制画面上进行，同时还具有报警保护功能。

　　３．２ＨＣ９００ＤＣＳ控制系统

　　控制精度高，可靠性高，具备离开上位机独立运行功能。一旦设备投入运行，将计算机关闭后ＤＣＳ控制系统也能按工艺曲线要求将整个工艺过程完成。

　　３．３触摸屏

　　作为计算机的后备设备，具备上位机的操作功能，在计算机故障时可启动ＨＣ９００ＤＣＳ控制系统。

　　整套控制系统控制先进可靠，整个设备温度、压力控制效果非常好，温度场测试通过法国法玛通公司现场人员的热处理温度场检测，产品热处理达到美国西屋公司和法国法玛通公司的核电产品热处理的标准，为中国核电产品的热处理工艺控制提供了一个可靠平台。