基于DCS的溫度監控系統

摘要：本文簡單介紹了水處理DCS系統的構成、功能，論述了在DCS基礎上對循環水進行溫度監控的原理、軟件設計，該系統運行效果良好，節能效果顯著。
關鍵詞：DCS；變頻器；主/副控制
1、概述
　　工業循環水在軋鋼工業中占有非常重要的地位，其水溫的高低直接影響到加熱爐和軋機等設備的安全和使用壽命。為及時準確的對循環水進行監控，萊鋼軋鋼廠中小型車間水處理采用浙大中控SUPCON JX—300X DCS控制系統。DCS控制系統把計算機、儀表和電控技術融合在一起，實現了數據自動采集、處理、工藝畫面顯示、參數超限報警、設備故障報警和報表打印等功能。并在此基礎上開發了針對循環水溫的溫度閉環控制。
2、系統介紹
　　SUPCON JX—300XDCS采用高速工業以太網Scnet作為其過程控制網絡，系統由工程師站、操作站、控制站、過程控制單元等組成，配置靈活。根據水處理系統規模，水處理SUPCON DCS系統設計了1個控制站，1個操作站(通過設置安全級別可兼做工程師站)，構成兩級結構。控制站是現場級，直接與現場設備交換數據，完成整個工業過程的實時監控功能。操作站（兼工程師站）是監督控制級，即可完成對系統的組態、又可實現對現場級檢測、控制、保護功能的管理。SUPCON JX—300X DCS系統的SCKey組態軟件是一個全面支持該系統各類控制方案的組態軟件平臺。 通過SCKey組態軟件可完成整個系統的控制站組態（系統I/O組態、控制方案組態等）、操作站組態（畫面設置、系統流程圖組態、系統報表組態等）。系統構成如圖1所示。

圖1 系統結構圖

3、溫度監控方案
3.1 方案設計
　　從生產熱線循環回來的工業水流入1#、2#吸水井散熱，并通過吸水井塔頂的1#和2#風機進行降溫，然后在1#、2#吸水井底部共用一個出水管為下一個工序供水，水溫要求控制在30ºC以下。本系統在吸水井出水管處安裝Cu50熱電阻對水溫檢測，把溫度信號T1送入DCS的處理器，經過控制規律的運算后給出控制信號，用以控制變頻器來改變電機的輸入電壓頻率，來改變電動機的轉速，帶動風機降溫，從而構成一個閉環的溫度控制系統。變頻器選用兩臺日本SANKEN（300KW）通用型變頻器，控制原理如圖2所示。

圖2 系統控制原理圖

　　根據循環水在吸水井底部熱交換的特點，對1#、2#吸水井兩臺風機的電機進行主/副控制，主/副電機依照不同的速度曲線驅動風機運轉。1#、2#電機可互為主/副電機選擇，極大方便了操作工的操作。
3.2 軟件實現
　　為方便操作人員的操作，在操作站創建循環水溫度監控畫面，可在線顯示循環水的溫度、變頻器的速度反饋、報警等，進行1#、2#風機電機的啟停控制和主/副選擇控制。并通過切換安全等級在線修改主/副電機控制回路中的溫度、轉速等控制參數。
　　針對循環水溫度調節存在大滯后性的特點，對1#、2#風機電機采用分段控制方法，主/副電機控制曲線如圖3所示：當循環水溫度低于20ºC時，主/副風機電機變頻器的輸出電壓頻率均為20HZ。當循環水溫度變高時，主控制回路中的變頻器的輸出電壓頻率跟隨增大，當循環水溫度高于24ºC時，主電機全工頻運轉。副電機在循環水溫度升至23ºC時，副控制回路增大副電機輸入電壓頻率，提高風機轉速，當循環水溫度高于28ºC時，副電機全工頻運轉，與主電機一起為循環水快速降溫。

圖3 主/副電機控制曲線

4、應用效果
　　自循環水溫度監控投運以來，運行穩定、效果良好。在環境溫度較高的夏季可有效的把循環水溫度控制在30ºC以下。達到了熱線生產要求。在春、秋、冬環境溫度較低的季節，風機電機按控制曲線運行，較增加控制功能前的風機全工頻運行降耗35%。
5、結束語
　　利用DCS靈活的配置，以較低的成本對水處理工藝進行生產監控，為現場操作人員創造了高效率的工作環境。在DCS系統的基礎上，利用原有設備進行溫度監控，實現了節能降耗的預期效果。