虹潤NHR智能儀表在冶金性能測控系統中的應用

發布者：虹潤集團

一、產品簡介

NHR系列智能顯示控制儀表是經過多年開發制造經驗而設計生產，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，構成數字采集系統及控制系統，廣泛運用于電力、石化、冶金、輕工、制藥、航空等諸多領域。

二、工作原理及解決辦法

高爐冶煉系統是一個復雜的控制系統，對其進行解剖代價高昂。該系統模擬高爐冶煉過程檢測冶煉過程中溫度、壓力、流量、位移、失重等各參數的變化規律建立冶金性能測控系統大型實驗室，依據實驗結果對高爐冶煉過程提供指導性意見。系統采用集散控制結構，現場由虹潤的NHR智能儀表實現溫度等的精確控制，由PLC來實現過程開關量、部分模擬量及定時計數等的過程控制，由工控機實現集中管理。NHR智能儀表先進的MODBUS通訊協議，支持RS485通訊接口，配合EM-485B模塊構成了該系統的計算機通訊系統，通過RS-485串行通訊實現19個通道溫度、流量、壓力、位移的集中監控。

1、控制系統的硬件組成

整個系統的控制對象主要為11個大型電爐及其附屬設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都需要進行檢測，這些參數主要通過現場NHR智能儀表檢測并以數字量傳入總線。系統結構如下圖1所示：

圖一：硬件組成結構框圖

1.1 控制方式選擇

系統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、人工智能調節等多種調節方式，對于多數電爐采用標準的PID控制方式，可以滿足工藝條件的要求，用戶可以設置P、I、D參數可以調節相應參數，實現用戶自定義調節。對于特殊的溫控系統設置CtrL進入自整定調節，先進的NHR人工智能調節算法具有自整定、自學習功能，無超調及無欠調的優良控制特性，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

系統中大部分電爐為電阻爐，少數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。如果不進行功率的限制，低溫下的電流將遠大于額定電流。設置參數，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 控制系統的調試

對于有些電爐除了爐膛溫度的控制及檢測外，監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，可通過參數來校正。在調試過程中，單段升溫曲線的電爐首先考慮使用NHR儀表的自整定調節功能，需要整定的參數為P、I、D等參數，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℃，最大超調小于1℃。