和隆BCS系統(tǒng)與青鋼控制系統(tǒng)之間的無擾切換

陳玉敏

摘 要：介紹北京和隆優(yōu)化控制技術(shù)有限公司的高爐熱風(fēng)爐通用優(yōu)化控制技術(shù)（BCS）與青鋼4#爐控制系統(tǒng)之間無擾切換的實現(xiàn)方法和應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：OPC；BCS；PLC；IFIX

1 引言

青島銀鋼煉鐵有限公司4#高爐有效容積為500M3，投產(chǎn)于2002年8月，控制系統(tǒng)下層采用施耐德公司的PLC系統(tǒng)，上層采用的GE公司的IFIX4.5，主要的優(yōu)化實現(xiàn)靠得是人工手動經(jīng)驗值調(diào)節(jié)，效果不是十分理想。隨著青鋼技術(shù)的進(jìn)步，高爐的利用系數(shù)也不斷提高，為了更好提高高爐的燃燒效率，響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，青鋼于2011年引進(jìn)了北京和隆優(yōu)化控制技術(shù)有限公司的高爐熱風(fēng)爐通用優(yōu)化控制技術(shù)BCS。

2 BCS簡介

北京和隆優(yōu)化控制技術(shù)有限公司的高爐熱風(fēng)爐通用優(yōu)化控制技術(shù)BCS是 對高爐的熱風(fēng)爐來說，它的作用是安全平穩(wěn)地給高爐提供盡可能高溫的熱風(fēng)，降低高爐的焦炭用量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。其自動控制的內(nèi)容有兩個：一是安全地自動換爐，二是經(jīng)濟(jì)地自動燒爐。

3 系統(tǒng)解決方案

雖然和隆公司的高爐熱風(fēng)爐燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)BCS和青鋼現(xiàn)有運(yùn)行的施耐德的昆騰系列PLC系統(tǒng)是兩套各自獨(dú)立的控制系統(tǒng)，但BCS系統(tǒng)由于沒有單獨(dú)的數(shù)據(jù)采集單元，需要從PLC系統(tǒng)獲取所有的運(yùn)行數(shù)據(jù)，以便于后期分析優(yōu)化。同時整個系統(tǒng)的控制權(quán)需要在手動和BCS之間進(jìn)行切換，因此只需要在上層控制IFIX4.5中加入數(shù)據(jù)交換和無擾切換即可。由于IFIX4.5自帶OPC（OLE for Process Control， 用于過程控制的OLE），而和隆的BCS系統(tǒng)也帶有OPC。因此通過OPC這個實現(xiàn)二者之間的實時，高速數(shù)據(jù)交換，也實現(xiàn)BCS與PLC之間控制的無擾切換。

3.1 硬件實現(xiàn)

將BCS的操作站和IFIX的上位機(jī)，通過交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)配置建立物理上的關(guān)聯(lián)。

3.2 軟件實現(xiàn)

首先，在IFIX操作員站上配置DCOM，使和隆的BCS具有對本計算機(jī)數(shù)據(jù)具有訪問權(quán)限，并對相應(yīng)的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行溝通，主要是使一些實時數(shù)據(jù)能在BCS的操作站上顯示，并形成歷史數(shù)據(jù)，從而方便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析優(yōu)化。

其次，對IFIX上位機(jī)進(jìn)行組態(tài)修改，設(shè)置切換界面，并將一些控制點(diǎn)的控制權(quán)限設(shè)置切換功能，同時為保證系統(tǒng)安全，建立聯(lián)鎖控制。

當(dāng)BCS與IFIX之間通訊正常時，可以進(jìn)行BCS與PLC之間的控制切換。如果PLC控制，則BCS系統(tǒng)需要讀出opc server中PLC的各個輸出閥位，并回寫到各個輸出變量中，以達(dá)到無擾切換功能。也就是說，需要BCS系統(tǒng)自己實現(xiàn)對PLC控制時的輸出值跟隨；如果BCS控制，BCS系統(tǒng)將輸出值寫到各個輸出變量中即可，IFIX中自動實現(xiàn)BCS控制時的狀態(tài)跟隨。

BCS與IFIX之間通訊中斷后，系統(tǒng)將自動切到PLC控制，在BCS控制中，IFIX的設(shè)定值將自動跟蹤BCS給定值，這些都是通過IFIX中的調(diào)度來實現(xiàn)。調(diào)度程序是自動運(yùn)行，確保了通訊中斷后的及時切換，以及BCS控制時PLC的手動設(shè)定值自動跟蹤BCS的輸出值，實現(xiàn)了二者之間的無擾切換。

此外，由于控制回路的BCS/PLC標(biāo)志位，是在SIM驅(qū)動器中建的虛擬點(diǎn)。重啟ifix后，SIM驅(qū)動器不會保存原來的值，統(tǒng)一用0初始化。

最后，將所有相關(guān)的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并測試，確保切換的正常進(jìn)行，以及系統(tǒng)的安全可靠，再根據(jù)收集一定時間的數(shù)據(jù)，調(diào)試出最優(yōu)的控制策略，從而實現(xiàn)BCS對于高爐熱風(fēng)爐的優(yōu)化控制。

4 運(yùn)行效果

經(jīng)過多次實驗測試，和隆公司的BCS和PLC之間能夠進(jìn)行無擾切換，同時數(shù)據(jù)積累后得出的優(yōu)化方案，在經(jīng)過數(shù)據(jù)分析后，也取得一定的效果，提高了燃燒效率，起到了節(jié)能減排的效果。

5 存在的問題

⑴由于BCS的投入需要穩(wěn)定的工況環(huán)境，因此在初始開爐或換爐的時候需要退出BCS，待系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后方可投入，若有突發(fā)事故也會自動切出BCS控制，因此BCS控制的時間限制較多。

⑵操作員站如果重啟，系統(tǒng)將自動退回到PLC控制，操作人員需要重新將BCS投入，而且一旦儀表數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，也需要操作人員手動干預(yù)優(yōu)化參數(shù)，給操作增加了一些難度。

⑶通訊判斷時，時間間隔有些大，如果設(shè)置時間短了，容易造成誤判斷通訊中斷，如果設(shè)置時間長了，容易影響系統(tǒng)的安全性，且多個回路同時切換，操作周期長。

6 總結(jié)

通過IFIX4.5中OPC的靈活應(yīng)用和程序的有效修改，基本實現(xiàn)了BCS與PLC之間的數(shù)據(jù)通訊和無擾切換，雖然這樣的方式有些許不足之處，但由于數(shù)據(jù)不直接對PLC系統(tǒng)進(jìn)行操作，極大地保證了原有系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，在工況穩(wěn)定的情況下，BCS的應(yīng)用，又對工業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能減排取得了顯著效果。

[參考文獻(xiàn)]

[1]于現(xiàn)軍，魏金輝，周春林.自尋優(yōu)算法在高爐熱風(fēng)爐燃燒系統(tǒng)中的應(yīng)用.世界儀表與自動化，2003.

[2]陶崢，陳曾漢.基于OPC及工業(yè)以太網(wǎng)的iFIX與PLC的通信.計算機(jī)工程與設(shè)計，2009（8）.

[3]0PCFoundation.OLEforProcess Control Data Access Stand a Version1.OM，1997.