基金會現(xiàn)場總線FF技術(shù)在球團豎爐上的應(yīng)用

　　如上圖所示，整個系統(tǒng)由配料烘干電氣控制系統(tǒng)、造球篩分電氣控制系統(tǒng)、豎爐本體電氣控制系統(tǒng)、成品運輸電氣控制系統(tǒng)和過程檢測（儀表）控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。過程檢測（儀表）控制系統(tǒng)包括若干H1子系統(tǒng)，采用總線拓撲結(jié)構(gòu)，通過HSE/H1網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)絡(luò)集線器連接；系統(tǒng)中的各電氣控制系統(tǒng)由NCS-3000FF分布式智能I/O組成，將傳統(tǒng)的離散數(shù)據(jù)和過程控制中標準的4～20mA模擬儀表信號引入系統(tǒng)，完成安全連鎖等功能；各電氣控制系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)和上位機，如操作站（人機接口），工程師站（組態(tài)與診斷），　生產(chǎn)調(diào)度（企業(yè)資源計劃）工作站和管理工作站等，通過工業(yè)以太網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)集線器連接，采取星型拓撲結(jié)構(gòu)。

　　系統(tǒng)中的操作站、工程師站、生產(chǎn)調(diào)度工作站和管理工作站構(gòu)成系統(tǒng)的生產(chǎn)調(diào)度、計劃管理、信息決策網(wǎng)絡(luò)層，該層網(wǎng)上傳遞的管理數(shù)據(jù)信息量較大，實時性及安全性要求不很高，采用工業(yè)以太網(wǎng)方式互連，使系統(tǒng)具有冗余功能。用戶通過網(wǎng)絡(luò)能將生產(chǎn)決策、計劃、管理、經(jīng)營和調(diào)度等所有功能信息進行有效集成，使工廠各個職能部門和車間成為一個統(tǒng)一的整體。網(wǎng)絡(luò)各計算機主要功能是：操作站的作用是完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)據(jù)存儲與交換及顯示等功能；工程師站的作用是完成對設(shè)備的組態(tài)、系統(tǒng)工藝參數(shù)的設(shè)定和修改、報警上下限的設(shè)定及系統(tǒng)運行、生產(chǎn)、報警等歷史資料的顯示和查詢功能；生產(chǎn)調(diào)度工作站的作用是實現(xiàn)各車間生產(chǎn)調(diào)度自動化；管理工作站的作用是對系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行管理，　生成管理所需的各種統(tǒng)計報表并打印。采用OPC標準，實現(xiàn)硬件與軟件及軟件與軟件間的信息集成，具有良好的開放性。自主開發(fā)的組態(tài)及監(jiān)控軟件各種控制算法滿足基本連續(xù)控制、邏輯控制、順序控制的要求；支持在線組態(tài)功能；支持自定義控制算法功能；支持參數(shù)自整定的能力；支持先進控制的能力；支持高級語言環(huán)境的能力。

　　現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)層采用現(xiàn)場總線基金會FFH1總線和FFHSE總線。儀表控制系統(tǒng)所使用的FF智能儀表通過FFH1總線按照總線拓撲結(jié)構(gòu)連接，根據(jù)安裝位置和功能劃分為8個網(wǎng)段，每個網(wǎng)段有8-16臺設(shè)備，各網(wǎng)段間通過HSE/H1接口設(shè)備與HSE總線按照星型拓撲結(jié)構(gòu)連接。FF現(xiàn)場總線儀表可構(gòu)成控制回路、能夠提供更多過程信息或更多維護信息，具有設(shè)備遠程調(diào)試和自診斷能力，維護方便。Hl鏈路主設(shè)備LAS（具有鏈路活動調(diào)度功能的設(shè)備，控制閥、變送器均可以有此功能）可進行冗余配置。傳統(tǒng)的離散數(shù)據(jù)和過程控制中標準的4～20mA模擬儀表信號通過NCS-3000FF分布式智能I/O引入控制系統(tǒng)，F(xiàn)F分布式智能I/O的主控制器間通過FFHSE總線互聯(lián)，安全連鎖、手/自動控制、數(shù)值轉(zhuǎn)換等功能由主控制器實現(xiàn)，各主控制器能獨立運行。

四．系統(tǒng)功能概述

　　基于FF現(xiàn)場總線技術(shù)的球團豎爐控制系統(tǒng)主要功能如下：

　　?配料烘干電氣控制系統(tǒng)

　　配料烘干系統(tǒng)是豎爐焙燒球團的原料供應(yīng)部分，　原料配比的精確度可直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。配料烘干系統(tǒng)由5臺NCS-3000FF分布式智能I/O控制器來控制，每臺控制器可連接48點DI/DO，共240點，控制方式有上位機自動控制、上位機手動控制、操作臺手動控制和現(xiàn)場機旁箱手動控制。系統(tǒng)包括精粉倉、電子皮帶、配料盤、皂土倉、螺旋輸送機、葉輪給料機、配料皮帶、烘干皮帶和烘干機等設(shè)備，可根據(jù)配料要求隨意選擇參與配料的礦倉，并在線隨時換倉；精粉倉根據(jù)設(shè)定配料量和電子秤采集的反饋量，對圓盤給料機實現(xiàn)變頻調(diào)速，構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實時調(diào)節(jié)下料量；皂土倉根據(jù)設(shè)定配料量和從葉輪給料機采集的反饋量，對葉輪給料機實現(xiàn)變頻調(diào)速，構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實時調(diào)節(jié)下料量；對配料皮帶、圓盤給料機、電子皮帶、葉輪給料機、螺旋輸送機、烘干皮帶和烘干機實現(xiàn)連鎖順序啟動/停止和帶料同時啟動/停止。

　　?造球篩分電氣控制系統(tǒng)

　　球團豎爐工藝對造球的均勻程度和球團的密度有較高要求,造球篩分控制系統(tǒng)主要完成造球生產(chǎn)過程的控制,為豎爐本體焙燒提供優(yōu)質(zhì)生球。系統(tǒng)由6臺NCS-3000FF分布式智能I/O控制器來控制，每臺控制器可連接48點DI/DO，共288點，控制方式有上位機自動控制、上位機手動控制、操作臺手動控制和現(xiàn)場機旁箱手動控制。系統(tǒng)包括造球料倉、干料倉、配料圓盤、造球圓盤、圓輥篩、電動卸料器、干料皮帶、返粉皮帶、返球皮帶和球料皮帶等設(shè)備，可根據(jù)配料要求隨意選擇運行的造球倉并在線隨時換倉；根據(jù)設(shè)定下料量，對配料圓盤實現(xiàn)變頻調(diào)速，構(gòu)成開環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實時調(diào)節(jié)造球速度；對配料圓盤、造球圓盤、圓輥篩、電動卸料器、干料皮帶、返粉皮帶、返球皮帶和球料皮帶實現(xiàn)連鎖順序啟動/停止和帶料同時啟動/停止。

　　?豎爐本體電氣控制系統(tǒng)

　　豎爐本體控制系統(tǒng)根據(jù)爐況和生產(chǎn)需要，通過調(diào)節(jié)布料車和布料皮帶的運行，控制球料向豎爐內(nèi)的投放量及投放時機，從而提高豎爐利用率及產(chǎn)品質(zhì)量。系統(tǒng)由2臺NCS-3000FF分布式智能I/O控制器來控制，每臺控制器可連接48點DI/DO，共96點，控制方式有上位機自動控制、上位機手動控制、操作臺手動控制和現(xiàn)場機旁箱手動控制。系統(tǒng)包括布料皮帶、布料車、六輥和電振給料機等設(shè)備，根據(jù)需要調(diào)節(jié)布料車及布料皮帶運行狀態(tài)；對料皮帶、布料車、六輥和電振給料機實現(xiàn)連鎖順序啟動/停止和帶料同時啟動/停止。

　　?成品運輸電氣控制系統(tǒng)

　　豎爐成品系統(tǒng)是豎爐焙燒球團的最后環(huán)節(jié)，主要是對焙燒后的熟球進行冷卻，經(jīng)皮帶輸送到高爐或料場、補球倉。系統(tǒng)由3臺NCS-3000FF分布式智能I/O控制器來控制，每臺控制器可連接48點DI/DO，共144點，控制方式有上位機自動控制、上位機手動控制、操作臺手動控制和現(xiàn)場機旁箱手動控制。系統(tǒng)包括鼓風機、成品皮帶、補球皮帶、鏈板機、刮板機、振動篩和帶冷機等設(shè)備，對鼓風機、成品皮帶、補球皮帶、鏈板機、刮板機、振動篩和帶冷機實現(xiàn)連鎖順序啟動/停止和帶料同時啟動/停止。

　　?過程檢測（儀表）控制系統(tǒng)

過程檢測（儀表）控制的目的是對生產(chǎn)過程中的主要工序和流程采用自動控制，　并且對生產(chǎn)線上的主要工藝參數(shù)如流量，壓力，溫度進行實時采集，實時顯示及實時報警。報警包括上上限，上限，下限，下下限，變化率等。對物料的重量，入爐生球的重量、成品的重量、能源等進行累計和計量，可用于生產(chǎn)調(diào)度和管理。系統(tǒng)由8個FFH1總線網(wǎng)段組成，每個網(wǎng)段有8-16臺FF現(xiàn)場總線智能儀表。由于采用了FF現(xiàn)場總線技術(shù)，有很強的模擬信號處理能力，控制策略被下放到現(xiàn)場智能儀表中，以溫度變送器為例，可將多個溫度信號處理后，將信息傳輸給控制器，這樣僅靠儀表設(shè)備所提供的功能塊，就能很方便地構(gòu)成所需要的控制回路，并可隨時診斷出設(shè)備的運行狀態(tài)，做到功能塊的充分冗余，使系統(tǒng)的安全性得到提高；可進行遠程調(diào)試和維護，對現(xiàn)場儀表故障快速診斷及處理。

五．結(jié)論與展望

基于FF現(xiàn)場總線的球團豎爐控制系統(tǒng)，以FF現(xiàn)場總線作為連接現(xiàn)場智能設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的底層通信網(wǎng)，利用現(xiàn)場總線作為通信平臺，實現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備之間以及現(xiàn)場設(shè)備和高層系統(tǒng)之間進行全數(shù)字化通信，體現(xiàn)了過程測控中分散控制、集中管理的思想，達到整個工業(yè)控制系統(tǒng)的全分布式控制和全網(wǎng)絡(luò)化運轉(zhuǎn)。NCS-3000系列產(chǎn)品采用FF標準，其模塊化設(shè)計使系統(tǒng)的安裝組態(tài)乃至以后的維護變得非常簡單，為工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的全面自動化和遠程控制提供良好的支持。