PLC、DCS在冶金过程控制中的应用

在冶金生产中，过程控制系统完成生成工艺参数的检测、显示、记录、调节、控制、报警等功能，它对提高冶金生产线的作业率，改善产品质量及缩短新产品、新工艺的开发周期起着极其重要的作用。其特点是对生产实时过程进行控制，控制过程复杂，工艺滞后，监控参数多且数据变化块，数据处理及贮存量大。根据过程控制系统的特点及不同生产工艺过程控制要求，应用不同的控制系统才可以既安全可靠又经济高效地完成生产任务。目前，国内先进的大、中型过程控制系统基本上以采用PLC和DCS为主，下面简要分析了一下PLC、DCS及FCS在中小冶金生产过程控制中的不同应用特点及选择原则。各种控制系统的特点:
（1）PLC系统主要特点是：工作可靠，运行速度快；积木式结构，组合灵活；良好的兼容性；程序编制及生成简单、丰富；网络功能强。PLC系统能很好地完成工业实时顺序控制、条件控制、计数控制、步进控制等功能；能够完成模/数（A/D）、数/模（D/A）转换、数据处理、通讯联网、实时监控等功能。
（2）DCS具有以下主要特点；功能全；采用网络通信技术；完备的开放系统；可靠性高；具有综合性和专业性；实现了人-机对话技术；系统扩展灵活；管理能力强。
（3）FCS主要有以下特点：系统结构的高度分散性；可互操作性强；数据的有效性和完整性；可控制性强；安全性高；扩展灵活。
由于现场总线FCS系统仍处于发展阶段，标准未统一，各设备生产厂家处于观望状态，现有总线标准的智能设备价格明显偏高（如变送器2万元）。钢铁行业具有调节回路较少、监视参数多的特点，现场总线FCS控制系统应用较少，部分应用也是作为PLC系统的远程终端，一般采用Profibus总线。这里主要介绍DCS与PLC控制系统的选择。
随着微电子技术尤其是个人计算机技术的飞速发展，PLC和DCS的性能都有了极大的改进。PLC大大提高了数据处理功能和通讯与监控功能，DCS系统向开放性发展，操作站采用工控机，操作系统采用通用的Windows NT操作平台，PC机丰富的软件资源得以利用，因而大大降低了系统繁程度和价格，提高了系统的性价比。PLC和DCS在抢占市场的过程中，两者相互借鉴、渗透、融合，极大地增加了用户在设计和使用中的选择性。同时，由于各种控制系统生产制造厂家较多，产品更新换代快，也给系统选择带来一定困难。现依据PLC系统和DCS的不同特点，在中小冶金建设和改造项目中，对过程控制系统的设计选型和应用归纳总结以下原则进行选择。
1 按过程控制系统的控制规模及复杂程度
不同的冶金生产过程，过程控制系统控制规模与复杂程度不同，通常在过程控制系统规模较大、复杂程度较高时优先选择DCS。因为该系统是根据过程控制系统的特点发展而来的，它对大量的模拟量数据信息能较好地进行处理、分析、运算，能完成各种复杂、繁琐的调节控制计算，因此能够完成规模大、复杂程度高的过程控制系统的工作。1995年在济钢干熄焦工程设计中，根据此项原则过程控制系统采用了日本横河μXL DCS取得了较好的效果，系统配置如图1所示。

3 考虑系统连续性、兼容性及通讯性能
在一些冶金改造项目中，如原项目中已有计算机控制系统，则要考虑系统的连续性及兼容性。如果电气控制系统占有很大的比重，则要考虑与生产管理计算机系统信息网络的连接即通讯性能。1985年，济钢第一套计算机控制系统—MODICON 584系列PLC在济钢一炼铁厂4#高炉上料系统应用获得成功，在以后的一炼铁厂高炉改造或建设中，由于考虑MODICON生产PLC产品具有很强的兼容性及通讯性能，我们陆续采用了MODICON系列PLC产品（先是584系列，以后是更先进的984系列和Quantum系列）对高炉各系统进行控制或对控制系统进行升级换代，保证了系统的先进性、连续性、兼容性，方便了各高炉间系统的信息通讯联系和炼铁生产管理网络的建设，减少了控制软件组态重复繁琐的劳动，降低了备品备件的库存成本。
4 考虑系统生产厂家技术服务性
目前在中国PLC系统和DCS的销售市场，国外生产厂家占有率很大，国外各大生产厂家一般在中国高能产品宣传和技术服务机构，而国外公司经常进行重组、合并或兼并，由于各公司产品结构、销售策略、市场占有方向个不相同，合并或兼并后，在中国市场的技术宣传和服务方面，将有所变化，有些有所加强而有些有所削弱，因此我们在选择系统时，应充分掌握信息，考虑系统生产厂家技术服务性，以保护所选择系统的先进性、发展性，以保证具有充分的技术支持和备品备件供应。

综上所述，系统选型的原则可从以下几个方面考虑：系统规模、复杂程序、系统的廉容及通讯性能，以及厂家技术支持和售后服务等。在冶金生产过程控制系统中，根据过程对象复杂程度的不同，以及针对控制系统的可靠性合理选择的不同控制系统，对保证生产过程控制系统的自动化水平，降低工程造价有着十分重要的意义。