馮展國(guó)

自動(dòng)化

OVATION控制系統(tǒng)在高爐煤氣干法除塵項(xiàng)目的應(yīng)用

馮展國(guó)

（寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海201900）

介紹了愛默生Ovation系統(tǒng)的基本原理，通過Ovation系統(tǒng)在寶鋼2500高爐煤氣干法除塵項(xiàng)目上的成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了高爐煤氣的從舊式處理方式到高效環(huán)保處理的轉(zhuǎn)換，體現(xiàn)了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，并顯著提升了TRT設(shè)備效率，增加了發(fā)電量。

Ovation控制系統(tǒng)；高爐煤氣干法除塵；TRT發(fā)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(tǒng)于2007年底改造為布袋干法除塵。2500高爐本體控制系統(tǒng)采用美國(guó)西屋（Westinghouse）公司的WDPF（含Ⅱ）系統(tǒng)，高爐煤氣干法除塵項(xiàng)目中，為保證先進(jìn)性和兼容性，決定采用西屋公司最新的OVATION集散控制系統(tǒng)，OVATION（前身為WDPF）系統(tǒng)，提供強(qiáng)大的監(jiān)控能力，在離散控制、邏輯控制、批處理控制等方面表現(xiàn)優(yōu)異，目前屬于艾默生過程控制部門。

該項(xiàng)目創(chuàng)造了兩個(gè)“第一”，第一個(gè)是為寶鋼集團(tuán)內(nèi)部第一個(gè)實(shí)施此法改造的項(xiàng)目，第二個(gè)第一是寶鋼首次自主掌握了艾默生Ovation控制系統(tǒng)的編程及調(diào)試。

2 控制系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 概述

核電站、電廠、冶金高爐等控制場(chǎng)合在控制安全、控制精度、響應(yīng)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(shè)計(jì)的的OVATION控制系統(tǒng)，在我國(guó)的電廠、冶金高爐中控制系統(tǒng)中都有應(yīng)用案例。

2.2 硬件配置和架構(gòu)

干法除塵控制系統(tǒng)配備一對(duì)（2個(gè)）OCR400控制器，2個(gè)控制器互為冗余，一臺(tái)工程師站（集成有軟件服務(wù)器），一臺(tái)操作員站，均為SUN公司的服務(wù)器，裝有Solaris操作系統(tǒng),Solaris為SUN公司開發(fā)的一種專用UNIX操作系統(tǒng)。本項(xiàng)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(nèi)。遠(yuǎn)程I/O柜放置在現(xiàn)場(chǎng)的電氣室內(nèi)，共使用34塊DI數(shù)字量輸入卡,53塊DO數(shù)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(shè)四面輸出繼電器柜，這八面柜體并排放置。

2.3 軟件系統(tǒng)組成

OVATION DCS的系統(tǒng)軟件

工程師服務(wù)器：Ovation數(shù)據(jù)庫(kù)(Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù))軟件，及Ovation應(yīng)用編程工具：

Point Builder-點(diǎn)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(jí)別生成器

Configuration Tool-組態(tài)工具

Report Builder-報(bào)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(bào)警管理軟件、趨勢(shì)顯示軟件、點(diǎn)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(diǎn)

2.4.1 OVATION中點(diǎn)的定義

為了應(yīng)對(duì)最苛刻的應(yīng)用，Ovation系統(tǒng)基于對(duì)于點(diǎn)的定義比較全面，以模擬量點(diǎn)為例，對(duì)于點(diǎn)的屬性用1個(gè)32位的字來描述如圖1。

在點(diǎn)生成器（Point Builder）通過配置點(diǎn)的屬性，即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)物理量的監(jiān)控、報(bào)警等功能。

2.4.2 邏輯的結(jié)構(gòu)、創(chuàng)建和下載

Control Builder需遵循一定的規(guī)則，按照規(guī)定的架構(gòu)進(jìn)行組態(tài)編程，其目錄中的結(jié)構(gòu)表示如圖2。

控制邏輯的創(chuàng)建由Control Builder在Autocad中編寫，存儲(chǔ)的邏輯圖稱為SAMA圖，當(dāng)保存一幅SAMA圖時(shí)，控制信息被存放到Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)生成與SAMA圖等同的監(jiān)控畫面源文件?？梢栽贏utoCAD中使用圖層的概念。如果控制邏輯有錯(cuò),SAMA圖將不能被保存。任意一個(gè)CB中用戶自定義的點(diǎn)必須是在Point Builder中定義。CB支持幾乎每一個(gè)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(biāo)，保存.dwg文件(/export/wdpf/rel/data/ cbdata/dropX/*.dwg)，把全部改變的數(shù)據(jù)庫(kù)裝載到Oracle中，轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)庫(kù)到控制器，將下裝全部的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的改變到信息控制區(qū)。使用Admin Tool,下裝圖形文件到Ovation站，設(shè)置. diag更新文件拷貝到相應(yīng)的流程圖窗口圖的路經(jīng)下(/usr/wdpf/mmi/diag/obj/*.diag)。

3 煤氣干法除塵工藝概述和HMI設(shè)計(jì)

煤氣干式除塵項(xiàng)目控制監(jiān)控的對(duì)象包括11個(gè)布袋除塵器和一個(gè)大灰倉(cāng)，以及除塵器本體和管道上的的各種閥門，儀表等。根據(jù)工藝及功能可劃分為六個(gè)不同的系統(tǒng)，分別為儀表專業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)，脈沖反吹氣清灰系統(tǒng)，清堵脈沖閥系統(tǒng)，卸灰、輸灰控制系統(tǒng)，大灰倉(cāng)儲(chǔ)灰、卸灰系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的控制對(duì)象即為各系統(tǒng)所包含的設(shè)備。

高爐荒煤氣（CO，帶有灰塵）從重力除塵器出來后經(jīng)過降溫設(shè)備后進(jìn)入11個(gè)布袋除塵器，在每個(gè)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(jìn)入凈煤氣總管?；覊m經(jīng)過布袋過濾留在布袋除塵器內(nèi)，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(gè)除塵器中的灰泄到大灰倉(cāng)內(nèi)，大灰倉(cāng)內(nèi)也有一套相同工作原理的除塵裝置。大灰倉(cāng)可以將灰泄到罐車運(yùn)走。

高爐煤氣干法布袋除塵DCS工控機(jī)編程滿足除塵過程工藝參數(shù)處理和顯示、反吹清灰、卸灰操作、過程監(jiān)視等功能。DCS與高爐值班室DCS聯(lián)網(wǎng)、顯示和下載高爐有關(guān)操作參數(shù)；主要操作用HMI畫面設(shè)置如下：

（1）系統(tǒng)工藝流程圖監(jiān)控，對(duì)重力除塵器、一二級(jí)文式管、減壓閥組、TRT、爐頂均壓、干法除塵系統(tǒng)做總體監(jiān)控

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

（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(tǒng)操作畫面

（5）煤氣降溫系統(tǒng)操作畫面，

（6）氮?dú)饽芙橄到y(tǒng)，可使用氮?dú)庾鳛槊}沖閥系統(tǒng)、閥門系統(tǒng)、氮?dú)馀谙到y(tǒng)、輸灰系統(tǒng)的能介。

（7）除塵器卸/輸灰（每個(gè)倉(cāng)設(shè)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(jiān)視畫面；

（8）大灰倉(cāng)卸灰過程監(jiān)視畫面。

4 改造后對(duì)TRT的影響

TRT——高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置，是利用高爐冶煉的副產(chǎn)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(jī)做功,將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)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(fā)電量增加。

5 調(diào)試過程遇到的問題和對(duì)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(duì)全英文畫面不能接受。還好OVATION支持圖畫，我們?cè)诰幹飘嬅媸牵劝褲h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(gè)方法，完美解決了漢字顯示問題。

5.2 本地工作站與遠(yuǎn)端工作站之間文件傳輸

Solaris操作系統(tǒng)具備強(qiáng)大的安全素質(zhì)，但對(duì)于使用者的要求較Windows操作系統(tǒng)要高，比如對(duì)于文件的拷貝，不能實(shí)現(xiàn)粘貼拷貝等操作。軟件編程調(diào)試中，少不了文件復(fù)制傳輸操作。我們可以通過一個(gè)FlashFXP軟件來傳輸文件，但是必須擁有遠(yuǎn)端工作站之帳號(hào)及密碼，才可進(jìn)行傳輸工作。

執(zhí)行格式：ftp hostname or ftp ip_address

例：與遠(yuǎn)端工作站，進(jìn)行文件傳輸ftp doc doc

Name(doc:user-輸入帳號(hào)name):

Password(doc:user-輸入密碼name):

將遠(yuǎn)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(yuǎn)端工作站中。ftp＞put file2 file2

其他常用操作命令還有：

ftp＞ls列出遠(yuǎn)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(yuǎn)端工作站目前目錄下之所有文件名。

ftp＞pwd列出遠(yuǎn)端工作站目前所在之目錄位置。

ftp＞cd dir1 dir1更改遠(yuǎn)端工作站之工作目錄位置至之下。

ftp＞mget*.c c將遠(yuǎn)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(yuǎn)端工作站中。

ftp＞quit ftp結(jié)束工作。

6 結(jié)束語

寶鋼集團(tuán)不銹鋼公司2500高爐干法除塵的控制系統(tǒng)，在選型過程中，在西門子PLC、施耐德PLC、ABB的控制系統(tǒng)、OVATION系統(tǒng)中反復(fù)論證，最后選用了OVATION，控制系統(tǒng)由包頭中冶東方設(shè)計(jì)院進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)，軟件編程由寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司負(fù)責(zé)，筆者作為主要編程調(diào)試工程師，在短時(shí)間內(nèi)掌握了這套系統(tǒng)，努力工作使得項(xiàng)目順利投產(chǎn)。經(jīng)過近7年多以來的良好運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了高爐煤氣的從舊式處理方式到高效環(huán)保處理的轉(zhuǎn)換，體現(xiàn)了極好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，證明了設(shè)計(jì)的優(yōu)良，對(duì)集團(tuán)內(nèi)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(shù)在能動(dòng)系統(tǒng)局域網(wǎng)中運(yùn)用后，一個(gè)VLAN內(nèi)部的廣播和單播流量都不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)到其他VLAN中，控制了通信活動(dòng)，隔離了廣播數(shù)據(jù)順化了網(wǎng)絡(luò)管理，便于工作組優(yōu)化組合，VLAN中的成員只要擁有一個(gè)VLAN ID就可以不受物理位置的限制，隨意移動(dòng)工作站的位置；增加了網(wǎng)絡(luò)的安全性，VLAN交換機(jī)就是一道道屏風(fēng)，只有具備VLAN成員資格的分組數(shù)據(jù)才能通過，這樣能動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶寬得到充分利用，網(wǎng)絡(luò)性能大大提高。

4.4 通過部署網(wǎng)絡(luò)防病毒系統(tǒng)，能動(dòng)系統(tǒng)局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境得到了很好的保護(hù)，桌面速率達(dá)100 Mbps，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源共享和管理信息系統(tǒng)中業(yè)務(wù)功能的正常、快捷運(yùn)用；同時(shí)網(wǎng)絡(luò)管理人員能夠通過反病毒網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)直接了解到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)病毒的情況，并迅速做出相應(yīng)的反應(yīng)，工作效率顯著提高，終端用戶的工作環(huán)境也得到了良好的凈化，感染病毒的機(jī)率減少，工作站重裝操作系統(tǒng)的次數(shù)減少。

4.5 在網(wǎng)絡(luò)安全中，除了采用技術(shù)措施之外，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全管理，制定有關(guān)規(guī)章制度，對(duì)于確保網(wǎng)絡(luò)的安全、可靠地運(yùn)行起到十分有效的作用。

5 結(jié)論

隨著能動(dòng)系統(tǒng)局域網(wǎng)的擴(kuò)展與完善，針對(duì)局域網(wǎng)存在的安全問題，通過優(yōu)化采取以上一系列安全措施與策略，能動(dòng)系統(tǒng)局域網(wǎng)達(dá)到穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的良好狀況，為能源動(dòng)力中心管理信息化工作創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件，確保了能動(dòng)中心局域網(wǎng)高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。提高了能動(dòng)中心辦公事務(wù)及公文處理的自動(dòng)化程度；推進(jìn)各部門之間日常管理工作實(shí)現(xiàn)三化（規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化及電子化）；為能動(dòng)中心逐步建設(shè)成一個(gè)現(xiàn)代化、高效益的工廠打下基礎(chǔ)；實(shí)現(xiàn)管理信息資源的及時(shí)交流與共享，提高企業(yè)的行政管理水平和工作效率。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張仕斌，曾派興.網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)用技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社，2010.

收稿日期：2014-09-11

作者簡(jiǎn)介：馮展國(guó)(19791)，男，畢業(yè)于北京科技大學(xué)，工學(xué)學(xué)士，工程師，現(xiàn)從事三電設(shè)計(jì)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(xué)本科學(xué)歷，現(xiàn)從事計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)管理工作。