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摘要：高可靠性是过程控制系统的第一要求。为了达到系统的高可靠性，我们通常会在控制系统的设计和应用中采用冗余技术。本文结合冗余技术在宣钢1#高炉自控系统中的应用，说明了合理的冗余设计将大大提高系统的可靠性。
关键词：冗余技术 高炉 控制系统
1007-9416（2013）05-0028-01
1 前言
宣钢1#高炉是一座2500M3大型高炉，因钢铁厂的生产环节节节相扣，一旦因某种原因造成高炉休风，刚会影响钢铁厂的正常生产，造成重大的经济损失，故其稳定工作是非常重要的。正因为高炉在钢铁厂处于重要的位置，对其控制高炉生产的自控系统的稳定性提出了更高的要求。设计人员结合控制需求，大胆的采用ABB公司的AC800F系统来对高炉的生产进行控制，将冗余技术应用到自控系统中，实现高炉生产的全集成过程自动化。1#高炉自投产以来，没有发生过一次因自控系统出现而迫使高炉休风的情况，为高炉的稳定，高产奠定了基础。
3.4 网络的冗
双光纤环网和交换机冗余：在很多高炉自控系统中，只采用一条光纤环网，当光纤环网上有一处产生破损，不会影响数据的正常传输，这样也基本可以满足系统的正常需要。但是当光纤环网上有两处破损时，则会影响高炉自控系统各个过程站的数据传送，对高炉的正常生产产生影响，所以为了使系统更加稳定，1#高炉设有两条100M光纤以太网环网，同样交换机也采用冗余方式，其供电采用两路24v供电，这样的冗余设计极大的增加了自控系统的稳定性。高炉投产以来，没有因网络原因对高炉的生产造成任何影响。
Y=80*X+4
式中，Y为中子水分仪输出的电流信号，mA；X为焦炭水分百分比。
4 结语
宣钢1#高炉采用ABB公司的AC800F系统来对高炉的生产进行控制，其自控系统的冗余设计，使其自控系统更加稳定，高炉自投产以来，没有因控制系统故障影响高炉的正常生产。相比同等类型的高炉，利用系数也高出0.2左右，收到了可观的经济效益。另外，更重要的是，也说明自动化系统的初投资，能从生产中不断取得的经济效益得到补偿，这是值得人们关注的问题。
关键词：冗余技术 高炉 控制系统
1007-9416（2013）05-0028-01
1 前言
宣钢1#高炉是一座2500M3大型高炉，因钢铁厂的生产环节节节相扣，一旦因某种原因造成高炉休风，刚会影响钢铁厂的正常生产，造成重大的经济损失，故其稳定工作是非常重要的。正因为高炉在钢铁厂处于重要的位置，对其控制高炉生产的自控系统的稳定性提出了更高的要求。设计人员结合控制需求，大胆的采用ABB公司的AC800F系统来对高炉的生产进行控制，将冗余技术应用到自控系统中，实现高炉生产的全集成过程自动化。1#高炉自投产以来，没有发生过一次因自控系统出现而迫使高炉休风的情况，为高炉的稳定，高产奠定了基础。
2 冗余的概念
冗余技术就是增加多余的设备，保证系统可靠的工作。当主设备出现故障时，冗余设备是可以立即使用的替代设备。冗余按结构可分为静态、动态冗余；按在系统中所处的位置，可分为元件级、部件级和系统级冗余；按冗余的程度可分为1：1、1；2、1：n等多种冗余。在当前元器件可靠性不断提高的情况下，和其它冗余方式相比，1：1部件冗余有效而又相对简单、配置灵活且比较经济。因此在宣钢1#高炉自控系统中多采用这种方式对设备实现冗余。3 高炉控制系统中的冗余设计
为保证高炉生产的安全、连续、稳定，自控系统硬件的设计均为冗余方式，包括电源，CPU，PROFIBUS-DP总线、操作员站和网络，当其中的一方设备出现故障时，系统可以自动切换到备用设备，对生产不会造成任何的影响。3.1 供电系统的冗余设计
电源是整个控制系统得以正常工作的动和源泉，一旦电源单元发生故障往往会使整个控制系统的工作中断，造成严重的后果。要使控制系统能够安全、可靠、长期、稳定地运行，首先供电稳定必须得到保证。3.2 过程站的冗余设计
过程CPU采用一对PM802作为冗余控制器，之间用一对网卡EI803通过双绞线连接，确保数据同步，无扰切换。现场控制器的现场总线模件FI830出来的Profibus DP线经过了冗余连接模件 RLM01，连接到CI840卡件，CI840是标准Profibus-DP/DPV1全冗余通信接口，其通过配套TU847底座实现冗余连接，这样使Profibus DP现场总线实现完全冗余方式，保证了数据通讯的可靠性。3.3 操作员站的冗余设计
操作员站之间采用1：1后备方式，装有同样组态，确保无论任何一台操作员站的系统或电源故障，整个系统可切换到后备操作站。不影响监控和实时操作。能够根据屏幕分辨率显示传统的低分辨率GUI（操作员站的图形用户界面），也可以显示新设计的高分辨率GUI。在高分辨率显示屏上运行DigiVis，可以同时打开五个操作面板。而在分辨率低的传统显示屏上，则只能同时打开三个面板。3.4 网络的冗
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余设计双光纤环网和交换机冗余：在很多高炉自控系统中，只采用一条光纤环网，当光纤环网上有一处产生破损，不会影响数据的正常传输，这样也基本可以满足系统的正常需要。但是当光纤环网上有两处破损时，则会影响高炉自控系统各个过程站的数据传送，对高炉的正常生产产生影响，所以为了使系统更加稳定，1#高炉设有两条100M光纤以太网环网，同样交换机也采用冗余方式，其供电采用两路24v供电，这样的冗余设计极大的增加了自控系统的稳定性。高炉投产以来，没有因网络原因对高炉的生产造成任何影响。
3.5 现场检测设备的冗余
3.5.1 顶压检测的冗余设计
在高炉至关重要的顶压环节，现场检测仪表采用两块横河川仪的EJA变送器一用一备，由DCS供电24伏，现场仪表、信号线路完全分离达到真正备用。将两顶压再经过TURCK IM33-12隔离器分成四个信号，分别由两个过程站的四组不同AI810模件，使之完全分离而冗余。3.5.2 料流、倾动检测的冗余设计
对于料流和倾动精确的控制是保证每环布料圈数与设定达到一致的关键参数，在现场采用了TURCK绝对值编码器采集料流和倾动角度，一用一备，两信号接入过程站的两组不同AI810模件，使之完全分离而冗余，可以在炉顶设定画面中由操作工手动切换，两个编码器误差不超过0.1°。3.5.3 热风炉丘顶温度测量的冗余设计
热风炉丘顶温度在操作工在烧炉过程中参考的重要参数，传统上采用铂金电偶进行测量，但由于丘顶温度一般都在1000℃以上，所以电偶极易损坏，有时对生产造成一定的影响。且铂金电偶比较昂贵，更换起来也不是很方便，我厂技术人员针对这种情况，采用了红外测温作为备用，两者测温相差不超过10℃。3.5.4 焦炭水分的测量的冗余设计
焦炭水分的测点共有两处，分别装在高炉槽下的1#、3#焦炭称量斗下侧，用来实时测量焦炭的水分情况。设计选型为北京首冶仪器仪表有限公司TSY-5中子水分仪，它采用中子射线探测及计算机研制开发的新型智能核仪表。适用于在线快速测量物料的水分含量，有标准的4-20mA的电流信号输出接口，能很方便地与模拟量输入模块连接，可达到及时对物料进行水分补偿或控制生产的目的。中子水分仪的量程为0%-20%。按线性转换，其转换公式为：Y=80*X+4
式中，Y为中子水分仪输出的电流信号，mA；X为焦炭水分百分比。
4 结语
宣钢1#高炉采用ABB公司的AC800F系统来对高炉的生产进行控制，其自控系统的冗余设计，使其自控系统更加稳定，高炉自投产以来，没有因控制系统故障影响高炉的正常生产。相比同等类型的高炉，利用系数也高出0.2左右，收到了可观的经济效益。另外，更重要的是，也说明自动化系统的初投资，能从生产中不断取得的经济效益得到补偿，这是值得人们关注的问题。