Cupola—DCS冲天炉集散控制系统组成和性能要求 冲天炉是铸造工业中最常用的一种金属熔化设备，全国数以万计，其测控部分是该类设备的薄弱环节，有关产品有很大的市场潜力，计划开发冲天炉集散控制系统如图1。 1.产品整体设计期望 ①首先考虑产品的市场销售性能，要求整个系统的各个部分采用统一的技术标准和接口，整个产品采用模块化结构，既可以成套销售，也可以拆开销售。 ②其次要求产品具有快速组装的特性，尽可能采用通用元器件，尽量不采用专用元器件；尽可能采用通用型工作站，尽量不采用专用工作站。 ③按预先选定的统一的产品技术平台和标准采购有关工业控制专业公司的通用工作站、控制模板、模块和控制软件，通过少量的衔接性软件开发，组成一定的冲天炉控制系统，减少技术开发的资金和人力投入、提高产品的市场反应灵活性。 ④用户界面是产品性能的重要方面，设计中尽可能采用表现友好的界面，以便于掌握、便于调试。 2.冲天炉控制的基本原理和方法 2.1风量风压测量和控制部分 2.1.1风量调节的基本原理和过程 风量和风压是冲天炉最基本和重要的控制要求，计划开发的冲天炉风量风压测控系统如图2。 由于冲天炉有很大的系统惯性，从一种燃烧状态过渡到另一种状态需要很长时间，风量调节的规律非常复杂，目前不存在有价值的模型和算法，需要操作者按仪表指示人工干预调节过程：一般以CO的浓度作为主要变量，铁水温度、风压信号和炉气温度作为参考变量进行风量控制，风量调节的一般程序如附图1。风量调节执行元件采用变频器，通过调节鼓风机主轴转速，调节冲天炉的鼓风量。 2.1.2有关传感器和执行元件的性能参数 序号 测控目标 目标量值范围 测控元件 信号量值范围 备注 1 炉气温度 温度600～1200℃ 热电偶 输出mV 2 铁水温度 温度1000～1600℃ 红外测温仪 输出4～20mA 3 炉气成分 CO体积浓度6~18% CO传感器 1～5V 4 鼓风压力 压力0～30KPa 压力传感器 输出0～20mA 5 孔板前后压力差 压力差0～2.5KPa 差压传感器 输出0～20mA 6 风机转速 变频器 需要0～20mA信号 2.2冲天炉配料部分 冲天炉炉料一般包括金属炉料（生铁、废钢、回炉料三类）和非金属炉料（焦碳、石灰石两种）两大类，一般有5～8种炉料，炉料一般预先分别存放在料斗中，配料就是按工艺规定的配比对各种炉料进行称量。目前国内的冲天炉大部分使用电磁配铁秤进行金属炉料配料，用电子称量斗进行非金属炉料配料，由于电磁配铁秤一般需要人工现场操作，因此配料系统自动化程度不高。本配料控制系统希望能作到配料现场无人化，其控制系统如图4。 本配料系统采用自动配料小车按顺序完成冲天炉配料任务，其配料主程序及其配料主程序中包含的每种炉料的称量子程序如附图2。 2.3冲天炉加料控制部分 冲天炉加料控制比较简单，当冲天炉料位计产生加料信号后，卷扬机首先慢速启动，经10～20秒后，卷扬机按正常速度上升；在接近上升行程终点前，上升减速行程开关使卷扬机慢速上升到上升行程终点停车。上升停车后经10～20秒延时，卷扬机下降。冲天炉加料控制部分的组成如图4，其控制主程序如附图3。 2.4冷却水测控部分 水冷长炉龄冲天炉的冷却水测控系统如图5，冷却水控制主程序如附图4。 2.5除尘部分测控 冲天炉炉气净化除尘部分的测控系统如图6，控制主程序如附图5。 2.6冲天炉热风控制 冲天炉不一定都配备热风系统，因此热风控制部分暂时不作考虑。 3.参考资料 [1] Demo软件介绍www.gracewind.com [2] 艾默生过程管理公司DeltaV系统介绍http://www.gongkong.com [3] Wonderware InTouch 8.0 http://wonderware.gongkong.com [4]北京昆仑公司MCGS介绍 http://www.gongkong.com [5] 北京和利时公司SmartPro http://www.gongkong.com [6] 北京亚控公司组态王6.0 http://www.gongkong.com