煤气柜集中控制系统的设计与应用

煤气柜集中控制系统的设计与应用

李昊

重庆钢铁集团电子有限责任公司

【摘要】 煤气柜集中控制系统的设计与应用将分散在各个煤气柜工艺单元的煤气信号在集控中心集中显示、统一分析、调配,使公司煤气的使用更为合理.系统采用多种方式采集数据,利用已有PLC系统及相关网络,并对其进行改造,在保证数据准确的同时,节约了大量资金，随着IT技术、互联网、移动通讯、物联网、云计算、大数据、智能机器人等技术的发展，国内外很多钢铁企业都开始利用信息技术手段，通过智能制造来实现生产过程中管理的集中化、无人化、精细化、高效化，目前很多钢铁企业（例如宝武集团）将能源管理系统规划按照“1+N+X”的模式，项目实施前，重庆钢铁的现状是能源系统的运行管理面临着所管辖的设备范围不断扩大和人员结构老化，现场操作人员劳动强度大，人员紧张的矛盾，虽然已经建立了能源中心系统，但是不具备人远程监控的功能，与同行业钢铁行业相比还有较大的差距。

【关键词】控制系统；设计

1、主要内容

重庆钢铁煤气系统包括高煤气柜系统、焦炉煤气柜、转炉煤气柜、高炉煤气放散系统、焦炉煤气放散系统、加压机系统、煤气混合系统及转炉煤气送管网系统，这些系统分别有8套GE PLC进行控制，此次涉及改造方案包含改造技术路线、系统集成方案、画面功能、报警功能、都有不同程度的创新，主要创新点及难点具体如下：

1、改造技术路线

（1）升级坚持尽量利旧原则，节约投资；改造充分利用现有能源中心的网络等设备，依托电力调度系统，进行必要的设备和软件的扩容，有利于节约投资，按适合钢铁行业先进的能源集控管理模式来进行系统升级，结合将来能源管理系统（EMS）的升级改造，不进行重复的投资。

（2）升级定位为满足煤气系统运行管理需要，以操作人员（或调度）为主要使用对象，确保系统运行管理满足安全、稳定、可靠、经济的基本要求；考虑到未来的能源系统管理运行模式，本次升级完成后，实现了集中管控模式，将现有的能源管控大厅进行必要的改造，煤气集控系统放在管控大厅进行集中管理，现场安排巡检操作人员。

　　下图是按照集控中心模式的示意图：

2、系统集成方案

实现了系统平衡的煤气调度；利用现有能源系统的环网备用芯，做到和现有网络的物理隔离，达到安全的要求，配置2台工业交换机。增加Web服务器，用于管理人员对现场设备运行状态和参数的浏览和监视，实时数据库共用电力系统的服务器将电力系统的实时数据库扩容到3万点，集控系统设计必须具备和其他信息化系统的接口，用于能源数据的传送。涉及到本项目站点的配电系统，具备后台，目前能源管理系统已经成网，本次煤气系统集控充分利用现有能源管理系统的光缆备用芯，在煤气站增加交换机，通过光缆跳线连接到管控大楼的机房，这样就减少了网络路由的施工和投资。实现系统平衡的煤气调度，提高工作及管理效率；煤气系统升级后，降低了运行成本，可以更好地优化人员结构；通过增加Web服务器，管理人员在办公室就能对现场运行情况和运行参数进行监视，提高了工作及管理效率。

3、画面功能

画面集中显示，代替原有分散控制模式；将原有各个分散的控制系统画面集中在同一台电脑进行显示，通过点击切鼠标切换至相应的画面，便于操作人员及时查看及操作，大大提高了工作效率。

4、报警功能

报警内容包括：报警时间，报警内容，变量名称等等，画面的内容设计包括报警的日期、报警的时间、报警的变量名称、报警详细描述、报警的种类（高高报警，高报警，低报警，低低报警）、报警的确认（单条报警、当前页所有报警）、报警分类。

5、新增高炉煤气非常操作系统

针对原有各个煤气控制系统的关键点及关键控制操作，如柜位、紧急放散阀、切断阀、进出口阀等进行梳理，将这些关键操作独立于原有PLC系统，重新接入新控制系统，防止在原有系统控制失效或故障时带来的操作滞后现象，为整个煤气柜控制系统乃至周边区域提供安全保障。

二、实施效果前后对比

1、项目投入前存在的问题：

（1）现场操作劳动强度大，效率低，存误操作隐患

由于每套系统都有1到2个控制终端进行监控，造成值班人员需要频繁到各个系统的终端上进行监盘、操作、调整。劳动强度大，效率低，造成误操作的可能性比较大。

（2）煤气系统和管网系统（在现有能源管理系统中）存在信息孤岛的问题

由于没有将煤气输送系统和生产工艺系统有机的结合起来，造成煤气的调整需要通过能源调度来指挥，产生的直接后果是系统的调整和生产需求脱节，效率低下，对包括煤气柜在内的设备会产生安全隐患。

（3）现场监控室环境较差，存安全隐患

煤气监控室位于煤气柜和烧结区域，离开煤气区域近，环境差，对操作人员以及电子公司维护该区域的人员安全也存在一定隐患，需要进行改善。

（4）原有工作模式不利于煤气的高效利用；

由于没有将煤气输送系统和生产工艺系统有机的结合起来，自动化程度不够，造成不必要的煤气放散，不利于煤气的高效利用。

（5）对煤气系统关键点的控制缺乏有效巩固措施

2、项目投入后的效果：

（1）实现了系统平衡的煤气调度，提高工作及管理效率

煤气系统升级后，降低了运行成本，可以更好地优化人员结构；通过增加Web服务器，管理人员在办公室就能对现场运行情况和运行参数进行监视，提高了工作及管理效率。

（2）减少了现场煤气站所操作人员以及运维人员在该站所的安全隐患

煤气系统无人值守站点（煤气）的操作和控制作业监控软件平台和现电力SCADA软件平台保持一致，为下一步能源管理系统的升级改造打好基础，下一步能源管理系统的升级改造将充分利用现有的系统平台软硬件，节约投资。

（3）实现集煤气监控和调度一体化控制

调度或监控人员可以根据实时的工艺生产情况及时进行操作调整，减少了通过电话等进行调度指挥的环节，可以大大提高效率，对煤气的综合利用和设备的运行安全会带来极大的帮助。

（4）实现煤气系统的经济运行；

由于实现了管控一体的运行模式，可以提高煤气的利用率，减少少煤气的放散，提高能源利用率。

（5） 非常操作系统的投入，降低了因原有重点控制操作失效带来的操作滞后风险，为整个煤气柜控制系统乃至周边区域提供安全保障。

四、推广应用前景

通过此次项目，升级坚持尽量利旧原则，在设备及软硬件、网络上尽量利用现有设备，采用目前主流的系统平台，和电力SCADA完全融合，这些系统的设备在设计上已经充分考虑到能源系统的升级改造要求，项目设计对标国内先进钢铁企业在能源特别是煤气系统的管控模式，已满足用户最初的设计需求，同时为电子公司运维工作积累了经验，为将来系统的扩展和能源系统的升级改造，便于以后接入空压、水、TRT、热力等系统，实现能源集中一体化管控打下基础，具有很大的借鉴与推广意义。

【参考文献】

1燃气管网综合管理系统的应用；郑力宇 - 中国城市燃气论坛—燃气青年工程师论坛；2009年

2实现多控制器下集中控制的应用研究；崔雪梅，苗青，宋扬 - 《自动化博览》；2006