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数据采集冗余在高炉自动化系统中的应用

2012年02月07日 ?? 收藏0

3.2 数据库冗余的应用

冗余可以分为软件冗余和硬件冗余两种,软件冗余的特点是投资少,见效快,在莱钢1000立方米高炉的软件冗余应用中,最有代表性的就是历史记录数据库的冗余设计。

在自动化控制系统的监控画面中,历史趋势占有很重要的地位,通过历史趋势,操作人员可以很方便的判断当前一段时间的生产状况,为下一步的生产起到指导作用。或者在生产中出现事故后,操作人员往往首先去查看历史趋势,从而判断事故原因。历史趋势的数据需要记录在数据库中,因此,为了确保历史数据的完整性和安全性,需要对数据库进行冗余设计。

如图3的系统结构所示,该控制室有三台上位机,都通过交换机和plc进行数据交换,②号、③号机都安装数据库,用于保存历史数据,通过交换机可以互访对方的数据库。若其中一台出现故障,另一台可以继续记录历史数据,不影响历史数据的查询和记录。

图3  系统结构
图3 系统结构

通过上述改造,监控系统的灵活性大大提高,操作性能进一步得到了改善,利用现有的资源,做出了合理的资源优化。将软件冗余的技术特点,应用到生产建设中。

3.3 探尺的冗余检测改造

莱钢1000立方米高炉现采用一部机械探尺,一部雷达探尺的双探尺模式对炉内料面进行检测。之所以采用这种方式,是根据实际生产特点做出的改进。不同与以往简单的数据采集设备冗余,应看作是对同一检测对象的设备类型冗余。

高炉竣工之初,安装使用的是两部机械探尺,投入生产后,发现传统的机械探尺虽然测量数据可靠,但体积大,而且经常发生故障。过去高炉塌料后,机械探尺根本探不到料面,不能反映料面深度。雷达探尺是一个连续的测量过程,是通过雷达的原理来探测料面的深度,探测深度不受限制,采用非接触的测量方式,24小时不间断工作,通过电子部件算出探头到介质表面的距离,能够准确及时地反映高炉料面情况,设备体积小,易操作,测量精度高。适应高温、粉尘、潮湿的工作环境,可连续、稳定检测高炉料位,无机械磨损故障,通过与机械探尺配合使用,可以更好地掌握高炉料面情况。

经过改造,拆除了一部机械探尺,在原开口处安装一部雷达探尺,与原先的机械式探尺同时使用,同时在值班室位机上做出料位实时曲线图和历史曲线图,可以随时供查看,便于高炉工长对整个高炉进行全面掌控,及时判断出高炉崩料、坐料等异常情况,很好跟踪机械探尺,弥补机械探尺探测深度只有四米、加料时探不出、监测有间隙等不足,为高炉提供准确的料位数据,有利于高炉提高操作控制的准确性,为高炉稳定、顺行提供技术保证。

3.4 控制回路限位信号冗余的应用

对一些采用液压回路控制的设备,出于技术方面的考虑,各增加一套控制回路,作为备用。如:上密阀、柱塞阀、下密阀、放散阀和均压阀。这些在日常生产中具有很重要作用的阀都有一个共同特点,就是都采用了液压控制。液压装置易发生油路阻塞或因为天气寒冷导致控制失灵等故障,而且故障不能迅速修复,因此增加一套独立的控制回路就十分的必要,同时在这些被控制的设备上增加备用的限位信号,对判断是设备故障还是控制回路故障具有重要的指导作用。监控画面的设计要做到能对现场设备做出正确判断,还要很方便地对冗余设备进行切换使用,以柱塞阀的控制画面如图4所示。

图4  柱塞阀控制
图4 柱塞阀控制

4 高炉自动化数据冗余关键

要做到数据信号的独立性。虽然在plc每个模板上都留有少量的备用点,但在冗余设计中应遵循的一个原则,即冗余的信号要与原先的信号接在不同的模板上,否则因为模板的故障而导致两路信号全部失灵,失去了冗余设计的本意。

对于输入量冗余的处理,特别是检测信号的冗余,我们虽然接受两组信号,但并不一定把两组数据都进行处理,即:同时接受,但只处理一组。因为这样可以减少系统的运算时间,在程序控制过程中只取一组信号,另一组处于备用状态,不会造成程序混乱。

当出现故障时,两套设备是自动进行切换,还是操作人员手动进行切换是冗余设计的两种思路,自动切换的优点就是当出现故障时程序能第一时间内发现故障,并自动做出相应的处理,缺点就可能因为假信号的干扰而做出错误的判断,而且操作人员不易觉察。通过权衡利弊后,莱钢1000立方米高炉采用的方式为手动切换,由于采用了异常报警,当出现异常时,操作人员同样可以及时发现,通过他对当时情况的分析,做出相应的操作,这样的好处就是操作人员可以察觉到异常,并且易于查找事故原因。

冗余设计是需要从全局考虑,当发生事故时,造成的损失是很容易计算出来的,但增加了防范措施后,因成功防范事故得到的收益和创造的效益却是无形的,得不到的。因此对该有冗余的设备不重视,舍不得投入,往往就会因小失大;但发生事故几率很小的地方却增加冗余,任凭设备损耗,无形中增加了不必要的投入,提高了生产成本。

5 结束语

通过数据采集冗余设计,莱钢1000立方米高炉大大地提高了系统的可靠性和工作的连续性,实际应用的效果也非常理想,加快了高炉的生产节奏,提高了产量,对于提高系统自动化控制水平,减轻操作人员负担,降低事故率,提高了设备寿命具有重大意义。


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plc冗余? 控制回路? 限位信号冗余?

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