虹润智能仪表在冶金性能测控系统中的应用

一、产品简介  

       NHR系列智能显示控制仪表是经过多年开发制造经验而设计生产，集诸多全新功能于一身的新一代智能显示控制仪表。针对现场温度、压力、液位、速度、流量等各种信号进行采集、显示、控制、远传、通讯、打印等处理，构成数字采集系统及控制系统，广泛运用于电力、石化、冶金、轻工、制药、航空等诸多领域。

二、工作原理及解决办法

       高炉冶炼系统是一个复杂的控制系统，对其进行解剖代价高昂。该系统模拟高炉冶炼过程检测冶炼过程中温度、压力、流量、位移、失重等各参数的变化规律建立冶金性能测控系统大型实验室，依据实验结果对高炉冶炼过程提供指导性意见。系统采用集散控制结构，现场由虹润的NHR智能仪表实现温度等的精确控制，由PLC来实现过程开关量、部分模拟量及定时计数等的过程控制，由工控机实现集中管理。NHR智能仪表先进的MODBUS通讯协议，支持RS485通讯接口，配合EM-485B模块构成了该系统的计算机通讯系统，通过RS-485串行通讯实现19个通道温度、流量、压力、位移的集中监控。

       1、控制系统的硬件组成

       整个系统的控制对象主要为11个大型电炉及其附属设施和气体处理及检测部分，其中除了对温度的精确检测及控制外，物料反应过程中的荷重软化位移，物料重量，气体流量，气体压力及熔融滴落过程中的熔滴计数都需要进行检测，这些参数主要通过现场NHR智能仪表检测并以数字量传入总线。系统结构如下图1所示：

图一：硬件组成结构框图

       1.1 控制方式选择

       系统主要对温度实行精确控制，NHR智能仪表具备位式控制（ON-OFF）、标准PID、人工智能调节等多种调节方式，对于多数电炉采用标准的PID控制方式，可以满足工艺条件的要求，用户可以设置P、I、D参数可以调节相应参数，实现用户自定义调节。对于特殊的温控系统设置CtrL进入自整定调节，先进的NHR人工智能调节算法具有自整定、自学习功能，无超调及无欠调的优良控制特性，自整定后的控制效果基本上都可以满足工艺要求。

       1.2 分段功率限制方式

       系统中大部分电炉为电阻炉，少数高温电炉以硅钼棒为加热材料，需采用降压变压器，低温下近似短路，电阻远低于高温状态。如果不进行功率的限制，低温下的电流将远大于额定电流。设置参数，使仪表起用功率分段限制，此时仪表输出下限将不作限制，而AL将作为当温度小于下限报警值时输出上限，当温度大于下限报警值时，则输出上限AH，这样就具备２段功率限制功能，有效地防止了加热初期电流过大的危险。

       1.3 控制系统的调试

       对于有些电炉除了炉膛温度的控制及检测外，监测炉壁的温度以计算电炉加热过程中的温度梯度分布曲线，结合其控制同时可以减小控制对象的纯滞后，带来更好的控制效果。对于同一电炉温度起始条件的显示不一致，可通过参数来校正。在调试过程中，单段升温曲线的电炉首先考虑使用NHR仪表的自整定调节功能，需要整定的参数为P、I、D等参数，加热器各段特性基本相同，自整定后获得了满意的控制效果，恒温时控制精度小于±0.2℃，最大超调小于1℃。

三、结束语

       本系统已在钢铁厂成功投入使用，系统运行安全可靠，由NHR智能调节器，ＰＬＣ及工控机组成的集散控制系统具有抗干扰能力强，控制精度高等优点，极大地满足了工艺条件的各项控制性能指标要求。