一、背景    寧波滬甬電力器材實業(yè)有限公司是一家大型熱鍍鋅企業(yè)，主要產(chǎn)品為輸變電鐵塔及城市路燈燈桿等大件，目前日產(chǎn)量為70噸熱鍍鋅件，根據(jù)市場需求，決定新建大型鍍件車間，新車間生產(chǎn)規(guī)模為日產(chǎn)100噸熱鍍鋅件，以熱煤氣為燃料，采用先進的計算機控制，對生產(chǎn)過程中的關鍵部位進行集中顯示、累計、記錄和報警，并進行自動調(diào)控。為便于生產(chǎn)熱源操作，配備必要的現(xiàn)場顯示儀表，現(xiàn)場安裝若干探視頭，遠離車間的辦公室人員可以直接觀察和調(diào)度現(xiàn)場生產(chǎn)的全部過程。 二、控制系統(tǒng)    根據(jù)廠方的的工作要求，本方案的各個控制點盡可能采用計算機集中控制，為了保證各個控制點的可靠和精度要求，在重要控制點上配備現(xiàn)場顯示儀表，遠傳儀表的相應傳感器必須選用感應靈敏、傳輸可靠的產(chǎn)品，自動控制系統(tǒng)出了顯示、記錄、打印、累計和報警等功能外，還需要有連鎖自動調(diào)節(jié)的功能，保證整個生產(chǎn)系統(tǒng)始終保持在最佳的工作狀態(tài)，從而保證鍍鋅件產(chǎn)品的質(zhì)量和降低鋅的消耗。同時為了方便現(xiàn)場操作，對煤氣發(fā)生爐部分的控制系統(tǒng)，除了在計算機中集中顯示/控制外，還配備現(xiàn)場操作站。 1、控制系統(tǒng)方案    根據(jù)用戶所提出的整個生產(chǎn)過程的工藝要求以及對控制系統(tǒng)的要求，本控制系統(tǒng)采用基于ProfiBus總線結(jié)構(gòu)的PLC系統(tǒng)實現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖一所示。    

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

   在本控制系統(tǒng)中，控制室配備一臺工業(yè)控制計算機，運行監(jiān)控系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的實時數(shù)據(jù)采集/監(jiān)控。PLC系統(tǒng)擬采用西門子S7 300可編程控制器（PLC）。S7-300是模塊化PLC系統(tǒng)，SIMATIC S7-300 可編程序控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設計，各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合以用于擴展。SIMATIC S7-300 的大量功能支持和幫助用戶進行編程、啟動和維護。同時，為方便現(xiàn)場工人的操作，在必要的監(jiān)測點配置現(xiàn)場顯示儀表，并為煤氣發(fā)生爐配置現(xiàn)場操作站。所有現(xiàn)場的檢測設備（儀器儀表）均采用優(yōu)質(zhì)的感應靈敏、性能可靠、耐腐蝕、耐高溫、本質(zhì)安全的產(chǎn)品。 2、控制系統(tǒng)要求    針對用戶的生產(chǎn)工藝要求和對控制系統(tǒng)的要求，本控制系統(tǒng)滿足一下控制要求。 ?設置熱電偶損壞報警 ?鍍鋅鍋漏鋅報警，檢測點3個 ?控制室設計動態(tài)設備工藝流程顯示 ?燃燒控制室設置煤氣報警，汽包壓力超壓報警，汽包液位超壓報警，超限聲光報警，熄火報警 ?鍍鋅槽內(nèi)溫度超限報警，鍍鋅槽內(nèi)液位超限報警 3、計算機控制下安全工藝連鎖，要求如下： a)引風機不啟動或停機時，切斷煤氣及助燃空氣供應并報警，并不能自動復位，同時應打開煤氣放散閥。 b)助燃空氣風機停機時報警，并停止爐內(nèi)煤氣供應，引風機正常工作。 c)爐膛壓力與排煙系統(tǒng)連鎖。 d)排煙溫度與燃燒溫度連鎖。 e)鋅液溫度須與加熱溫度判斷后與燃燒系統(tǒng)聯(lián)動，采用PID調(diào)節(jié)，加熱溫度在500-700度之間時，采用鋅液溫度進行調(diào)節(jié)，如加熱溫度超限，則顯示“加熱過大”。 f)加熱溫度采用PID調(diào)節(jié)，通過控制煤氣供應量和混風量，以控制煤氣供應量為主。 g)引風機與煙氣溫度連鎖，采用PID調(diào)節(jié)，引風機前煙氣溫度超限時與鋅液溫度比較，可采取增大加熱爐混風量或減少煤氣供應對其進行控制。 h)根據(jù)煙氣中氧含量控制鼓風機。 i)檢測余熱鍋爐的壓力、溫度及水位。 j)煤氣發(fā)生爐軟水箱液位調(diào)節(jié)。 k)脫脂槽內(nèi)溫度調(diào)節(jié)。 l)通過防酸泵向漂洗槽內(nèi)補酸，對漂洗槽內(nèi)酸度調(diào)節(jié)。（共3個漂洗槽） m)助鍍槽內(nèi)溫度調(diào)節(jié)。 n)鍍鋅槽內(nèi)溫度調(diào)節(jié)。 o)冷卻槽內(nèi)溫度調(diào)節(jié)。 p)鈍化槽內(nèi)溫度調(diào)節(jié)。 4、控制點分布 1）煤氣發(fā)生爐 ??壓力: a)爐底風壓(介質(zhì)空氣和蒸汽)：集中顯示,現(xiàn)場顯示; b)汽包壓力(介質(zhì)蒸汽)：集中顯示,現(xiàn)場顯示,超壓報警,自動排放; c)發(fā)生爐出口壓力(熱煤氣)：集中顯示,現(xiàn)場顯示; d)燒咀處煤氣壓力(介質(zhì)熱煤氣)：集中顯示,現(xiàn)場顯示; e)燒咀處空氣壓力(介質(zhì)熱空氣)：集中顯示,現(xiàn)場顯示; ??溫度: a)爐底進風溫度(介質(zhì)空氣和蒸汽)：集中顯示,現(xiàn)場顯示,連鎖調(diào)節(jié); b)發(fā)生爐出口溫度(介質(zhì)熱煤氣)：集中顯示,現(xiàn)場顯示; ??液位: a)汽包液位(介質(zhì)熱水)：集中顯示,現(xiàn)場顯示,超壓報警,連鎖調(diào)節(jié); b)軟水箱液位(介質(zhì)熱水)：集中顯示,現(xiàn)場顯示,連鎖調(diào)節(jié); ??點火 a)自動點火? ??爐膛燃燒控制： a)集中顯示?現(xiàn)場顯示?熄火報警; 2）脫脂槽 ??溫度: 槽內(nèi)二個溫度測點(介質(zhì)熱脫脂液)，集中顯示,連鎖調(diào)節(jié); ??濃度: 槽內(nèi)二個濃度測點(介質(zhì)熱脫脂液)，集中顯示; 3）漂洗槽 ??酸度:槽內(nèi)二個PH值測點(介質(zhì)稀酸)，集中顯示,連鎖調(diào)節(jié); 4）助鍍槽 ??溫度:槽內(nèi)二個溫度測點(介質(zhì)熱助鍍液) ，集中顯示,連鎖調(diào)節(jié); ??濃度:槽內(nèi)二個濃度測點(介質(zhì)熱助鍍液) ，集中顯示; 5）烘干槽 ??溫度:槽內(nèi)二個溫度測點(介質(zhì)熱空氣)，集中顯示; 6）鍍鋅槽 ??溫度:槽內(nèi)二個溫度測點(介質(zhì)熱鋅液) ，集中顯示,連鎖調(diào)節(jié),超限報警; ??液位:槽內(nèi)一個液位測點(介質(zhì)熱鋅液) ，集中顯示,超限報警; ??漏位:槽體泄漏3個感應及觀察點(介質(zhì)熱鋅液) ，集中顯示,報警; 7）冷卻槽 ??溫度:槽內(nèi)二個溫度測點（介質(zhì)熱水），集中顯示,連鎖調(diào)節(jié); 8）鈍化槽 ??溫度:槽內(nèi)二個溫度測點（介質(zhì)熱鈍化液），集中顯示,連鎖調(diào)節(jié); ??濃度:槽內(nèi)兩個濃度測點（介質(zhì)熱鈍化液），集中顯示;    以上控制點共97點，8個PID控制回路，其中模擬量輸入（AI）61點，模擬量輸出（AO）19點，開關量輸入（DI）3點，開關量輸出（DO）14點。    本方案采用西門子S7 300可編程控制器（PLC），在為用戶提供高效、安全的控制系統(tǒng)的同時，其模塊化結(jié)構(gòu)設計便于維護和擴展，為用戶日后對系統(tǒng)改造和擴充提供足夠空間。 ?軟件系統(tǒng)    操作員站是系統(tǒng)操作監(jiān)控的主要渠道，通過操作員站所顯示的各種人機界面，可是實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的監(jiān)視、控制、啟停和調(diào)節(jié)，以自動和手動兩種方式確保生產(chǎn)過程的安全、經(jīng)濟、高效。并對各種信息形成各種運行參數(shù)報表、運行趨勢曲線、操作記錄及指導、歷史數(shù)據(jù)信息、報警保護管理、人機操作等畫面，供運行人員監(jiān)視。    本套系統(tǒng)采用中國科學院沈陽自動化研究所—沈陽中科博微自動化技術有限公司所開發(fā)的國家九五攻關科研成果“SIAVIEW工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)”實現(xiàn)操作站的監(jiān)控軟件系統(tǒng)功能。 操作員站的基本功能如下： ?監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)每一個監(jiān)測點的實時數(shù)據(jù)（模擬量/開關量） ?顯示系統(tǒng)工藝流程畫面 ?提供控制操作的界面和調(diào)整方式 ?顯示并確認報警 ?運行（手動/自動）方式的切換 ?建立并顯示趨勢曲線 ?調(diào)整過程設定值及相應的參數(shù) ?歷史數(shù)據(jù)查詢功能 ?報表顯示/打印