虹潤NHR智能儀表在冶金性能測控系統(tǒng)中的應(yīng)用

發(fā)布者：虹潤集團

一、產(chǎn)品簡介

NHR系列智能顯示控制儀表是經(jīng)過多年開發(fā)制造經(jīng)驗而設(shè)計生產(chǎn)，集諸多全新功能于一身的新一代智能顯示控制儀表。針對現(xiàn)場溫度、壓力、液位、速度、流量等各種信號進行采集、顯示、控制、遠傳、通訊、打印等處理，構(gòu)成數(shù)字采集系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，廣泛運用于電力、石化、冶金、輕工、制藥、航空等諸多領(lǐng)域。

二、工作原理及解決辦法

高爐冶煉系統(tǒng)是一個復(fù)雜的控制系統(tǒng)，對其進行解剖代價高昂。該系統(tǒng)模擬高爐冶煉過程檢測冶煉過程中溫度、壓力、流量、位移、失重等各參數(shù)的變化規(guī)律建立冶金性能測控系統(tǒng)大型實驗室，依據(jù)實驗結(jié)果對高爐冶煉過程提供指導(dǎo)性意見。系統(tǒng)采用集散控制結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場由虹潤的NHR智能儀表實現(xiàn)溫度等的精確控制，由PLC來實現(xiàn)過程開關(guān)量、部分模擬量及定時計數(shù)等的過程控制，由工控機實現(xiàn)集中管理。NHR智能儀表先進的MODBUS通訊協(xié)議，支持RS485通訊接口，配合EM-485B模塊構(gòu)成了該系統(tǒng)的計算機通訊系統(tǒng)，通過RS-485串行通訊實現(xiàn)19個通道溫度、流量、壓力、位移的集中監(jiān)控。

1、控制系統(tǒng)的硬件組成

整個系統(tǒng)的控制對象主要為11個大型電爐及其附屬設(shè)施和氣體處理及檢測部分，其中除了對溫度的精確檢測及控制外，物料反應(yīng)過程中的荷重軟化位移，物料重量，氣體流量，氣體壓力及熔融滴落過程中的熔滴計數(shù)都需要進行檢測，這些參數(shù)主要通過現(xiàn)場NHR智能儀表檢測并以數(shù)字量傳入總線。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖1所示：

圖一：硬件組成結(jié)構(gòu)框圖

1.1 控制方式選擇

系統(tǒng)主要對溫度實行精確控制，NHR智能儀表具備位式控制（ON-OFF）、標準PID、人工智能調(diào)節(jié)等多種調(diào)節(jié)方式，對于多數(shù)電爐采用標準的PID控制方式，可以滿足工藝條件的要求，用戶可以設(shè)置P、I、D參數(shù)可以調(diào)節(jié)相應(yīng)參數(shù)，實現(xiàn)用戶自定義調(diào)節(jié)。對于特殊的溫控系統(tǒng)設(shè)置CtrL進入自整定調(diào)節(jié)，先進的NHR人工智能調(diào)節(jié)算法具有自整定、自學(xué)習(xí)功能，無超調(diào)及無欠調(diào)的優(yōu)良控制特性，自整定后的控制效果基本上都可以滿足工藝要求。

1.2 分段功率限制方式

系統(tǒng)中大部分電爐為電阻爐，少數(shù)高溫電爐以硅鉬棒為加熱材料，需采用降壓變壓器，低溫下近似短路，電阻遠低于高溫狀態(tài)。如果不進行功率的限制，低溫下的電流將遠大于額定電流。設(shè)置參數(shù)，使儀表起用功率分段限制，此時儀表輸出下限將不作限制，而AL將作為當溫度小于下限報警值時輸出上限，當溫度大于下限報警值時，則輸出上限AH，這樣就具備２段功率限制功能，有效地防止了加熱初期電流過大的危險。

1.3 控制系統(tǒng)的調(diào)試

對于有些電爐除了爐膛溫度的控制及檢測外，監(jiān)測爐壁的溫度以計算電爐加熱過程中的溫度梯度分布曲線，結(jié)合其控制同時可以減小控制對象的純滯后，帶來更好的控制效果。對于同一電爐溫度起始條件的顯示不一致，可通過參數(shù)來校正。在調(diào)試過程中，單段升溫曲線的電爐首先考慮使用NHR儀表的自整定調(diào)節(jié)功能，需要整定的參數(shù)為P、I、D等參數(shù)，加熱器各段特性基本相同，自整定后獲得了滿意的控制效果，恒溫時控制精度小于±0.2℃，最大超調(diào)小于1℃。