摘要：文章介紹了萊鋼10#制氧機(jī)組控制系統(tǒng)的配置與控制功能。設(shè)計中采用的現(xiàn)場總線、DCS、PLC技術(shù)相結(jié)合的控制方案非常先進(jìn)，對于自動化控制的設(shè)計和應(yīng)用有著很大參考價值。

1 概述
　　萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司于2003年12月投產(chǎn)的10#制氧機(jī)是一套22000m3/h內(nèi)壓縮流程制氧機(jī)組。該機(jī)組主體設(shè)備為杭州空分設(shè)備廠提供。采用分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機(jī)、規(guī)整填料塔、氧氣內(nèi)壓縮等先進(jìn)工藝流程。整套機(jī)組包括：空氣預(yù)冷系統(tǒng)、分子篩純化系統(tǒng)、增壓透平膨脹機(jī)系統(tǒng)、分餾塔系統(tǒng)、氮?dú)鈮嚎s系統(tǒng)、液體貯存系統(tǒng)等。萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司自動化部經(jīng)過論證后采用現(xiàn)場總線、DCS、PLC等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的控制方法，實(shí)現(xiàn)了該機(jī)組自動控制、數(shù)據(jù)通訊及上位機(jī)管理。

2 控制系統(tǒng)硬件配置及技術(shù)特點(diǎn)
2.1 控制系統(tǒng)硬件配置
　　AC800F DCS是ABB公司推出的一種全能綜合型控制系統(tǒng)，集DCS和PLC優(yōu)點(diǎn)于一體，支持多種國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，既可連接常規(guī)I/O，又可連接Remote I/O及Profibus、FF、CAN、Modbus等現(xiàn)場總線設(shè)備。系統(tǒng)分為兩級：操作管理級（OS、ES、網(wǎng)關(guān)GS）和過程控制級（過程站PS、現(xiàn)場控制器AC800F）。
　　萊鋼10#制氧機(jī)DCS選用的是AC800F和Profibus現(xiàn)場總線，并帶有2個操作員站OS、1個工程師工作站ES，具有電源、操作站、控制器冗余功能。通過標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)整個流程中空氣壓縮、空氣預(yù)冷、空氣純化、增壓壓縮、膨脹透平、氧氮精餾、氬精餾、氮?dú)鈮嚎s等子系統(tǒng)的自動控制、數(shù)據(jù)通訊及上位機(jī)管理，可完整地監(jiān)控整個系統(tǒng)的生產(chǎn)情況。硬件配置示意圖如下圖1：





圖1 硬件配置示意圖


　　其中ES和OS選用了目前流行的P4微機(jī)。1臺EPSON LQ-1600K針式打印機(jī)實(shí)時打印報警和操作；1臺彩色激光打印機(jī)打印報表、程序和畫面等。
　　現(xiàn)場總線控制器AC800F由基本單元、電源和以太網(wǎng)卡、現(xiàn)場總線接口卡組成，其中：底板為基本單元PM802F，按照用戶組態(tài)的控制應(yīng)用程序進(jìn)行運(yùn)算和控制；另有7個槽，其中P1槽插電源模塊SA801F，為卡件提供5VDC/5A工作電源和3.3VDC/5A輔助電源；E1和E2槽插冗余以太網(wǎng)卡EI803F，F(xiàn)1~F4槽插現(xiàn)場總線接口卡，本系統(tǒng)選用的是Profibus現(xiàn)場總線接口卡FI830F。
　　用2個現(xiàn)場總線控制器AC800F可實(shí)現(xiàn)控制器冗余，主從AC800F之間可無擾動整體切換。每個AC800F上都有兩個以太網(wǎng)卡EI803F，提供10BaseT接口，第一個用于連接系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（DigiNetS），2個現(xiàn)場總線控制器AC800F的第二個網(wǎng)卡之間彼此互連，形成專門的冗余通訊鏈接（DigiNetR），以確保主從AC800F之間的信息同步。一旦主AC800F故障，從AC800F能迅速無擾動的接替工作。
　　組態(tài)結(jié)果和實(shí)時過程數(shù)據(jù)存儲在RAM中，以太網(wǎng)卡和電源卡上裝有RAM后備電池，可在掉電時保持組態(tài)內(nèi)容和數(shù)據(jù)。
　　AC800F控制器通過Profibus現(xiàn)場總線接口卡FI830F與S800 I/O相連，實(shí)時采集現(xiàn)場信號并將控制運(yùn)算結(jié)果送到相應(yīng)的信號輸出模件。
　　根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需要，共配置有3個S800 I/O站。每個S800 I/O站有12個槽（0~11），其中第0個槽插CI830模件，用于與Profibus-DP主站連接，并設(shè)定Profibus-DP從站地址；第1~11個槽可混插各種類型的I/O模件。
空氣壓縮機(jī)采用SIEMENS S7-400 PLC控制，氮?dú)鈮嚎s機(jī)采用AB SLC5 PLC控制，通過標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與主DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊。