钢铁股份有限公司TRT自动化系统控制功能规格书

邢台钢铁股份有限公司邢台钢铁股份有限公司TRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书(审议稿审议稿)西安盈丰科技股份有限公司西安盈丰科技股份有限公司德维森实业德维森实业(深圳深圳)有限公司有限公司二二七年三月七年三月盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 2 页2021-11-4TRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书目录目录1概述概述.31.1高炉主要技术参数.31.2TRT 装置主要技术参数 .32设计遵循的基本原则设计遵循的基本原则.42.1控制站.42.2操作员站.52.3控制和数据处理系统.62.3.1控制器控制能力.62.3.2处理器硬件要求.72.3.3输入/输出要求.72.3.4过程站硬件接口要求.72.3.5控制室机柜.72.4系统主要技术要求.72.4.1平均无故障时间及平均故障维修时间.72.4.2自控系统的自诊断及容错.82.4.3系统可靠性裕量.82.4.4电源系统.82.4.5电子机柜和接线.93工艺流程及系统硬件构成工艺流程及系统硬件构成.93.1工艺流程简介.93.2控制系统构成及选型.103.2.1ControlLog 系统控制平台 .113.2.2控制系统选型.153.3现场仪表构成及选型.163.3.1TRT 现场仪表构成.163.3.2现场仪表选型.184TRT 控制要求与控制系统功能实现控制要求与控制系统功能实现.204.1反馈控制系统.204.1.1 转速调节系统.204.1.2 功率调节系统.214.1.3 高炉顶压调节系统.224.1.4 超驰控制系统.224.1.5 氮气密封压差调节系统.234.2顺序逻辑控制系统.234.2.1 启动(停机)联锁控制.234.2.2 重故障自动紧急停机联锁控制.244.2.3 大型阀门开关指令系统和电气联锁控制.245TRT 过程监控系统的实现过程监控系统的实现操作员站操作员站.245.1设计要求的主要画面.255.1.1 主要流程图画面.255.1.2 机组启、停和运行过程监视画面.252.5监控系统主要功能阐述.295.2.1 启动前的准备工作：.295.2.2 启动操作.295.2.3 停机操作：.296结束语结束语.30盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 3 页2021-11-41概述概述现代高炉炉顶压力高达 0.15-0.25MPa，炉顶煤气中存有大量势能。高炉煤气余压能量回收透平发电装置（Blast-FurnaceTop Pressure Recovery Turbine Unit），简称 TRT，就是利用高炉炉顶的余压余热，将高炉煤气导入透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置。邢钢在建的高炉 TRT 发电装置，其装机容量为 5000KW，自动控制系统采用基于 PC 的过程控制系统PPC，用以完成机组的反馈控制、顺序/逻辑控制和过程监视等功能。1.1高炉主要技术参数高炉主要技术参数项目单位参考值备注1高炉容量M34502年产炼钢生铁X106t3综合利用系数t/M3d4热风温度5炉顶压力KPa1356平均煤气发生量X104M3/h132300Nm3/hMAX144500 Nm3/h7除尘器出口煤气温度1802101.2TRT 装置主要技术参数装置主要技术参数项目单位参考值备注1炉顶压力设定值KPa2透平入口煤气容积流量Nm3/h3透平入口煤气压力MPa4透平入口煤气温度5透平入口煤气相对湿度6透平出口煤气压力MPa7透平入口煤气含尘量Mg/m38透平输出功率kW9转数rpm10前端轴瓦温度11后端轴瓦温度121314发电机额定功率kW盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 4 页2021-11-415发电机额定电压kV16发电机额定转速r/min17发电机功率因数18前端轴承温度19后端轴承温度202122循环水进水压力MPa23循环水进水温度24循环水回水压力MPa25循环水回水温度26氮气温度27氮气压力MPa28氮气流量L/min29润滑油油站油箱容积L30润滑油油站供流量L/min31润滑油冷却器出口油温32润滑油供油压力MPa33动力油站油箱容积L34动力油油泵输出油压力MPa35动力油油泵流量L/min362设计遵循的基本原则设计遵循的基本原则2.1 控制站控制站1) 自控系统是由以 DCS/PLC 为基础的，分布式的多台系统组件所组成，这些系统组件分布在具有开放式结构的通讯网络上，包括：操作员站、控制和数据采集系统、外设及有关的硬件和软件。2) 自控系统应在严格的工业环境下长期、稳定地运行。系统组件的设计应符合真正的工业等级，满足国内、国际的安全标准。并且易配置、易接线、易维护、隔离性好，结构坚固，抗腐蚀，适应较宽的温度变化范围。系统应具备良好的电磁兼容性，支持 I/O 模块在系统运行过程中进行带电热插拔、交换。能够承受工业环境的严格要求。3) 自控系统是经过现场实验的，并且是出厂前最新的硬件和软件版本。盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 5 页2021-11-44) 通讯系统是可靠的，即单台硬件设备出现故障（包括通讯系统硬件故障）都不会影响其它系统组件之间的通讯。通讯波特率1Mbps，通讯距离1KM，网络要求使用可直埋的电缆，在出现故障时，在线增加或删除任意一个节点，都不会影响到其他设备的运行和通讯。5) 系统中的任何组件通电或掉电都不会影响其他组件的运行。6) 系统允许在线修改软件，也就是除被修改的组件外，不会影响其它系统组件，数据点的修改仅仅影响被修改的回路，回路的输出将保持在修改前最后时刻的数值。7) 联锁系统故障检出元件动作时，在操作员站的显示屏上应进行声光报警，同时报警打印机立即打印出来，并存储在历史模件中，报警的确认和消声由键盘和按钮来实现，联锁系统通常采用手动紧急切断按钮和联锁复位按钮。对某些联锁的输入应设旁路开关。2.2 操作员站操作员站操作员站包括用于操作员远程操作和工程师站工程维护的人机接口（HMI）和高性能工业级计算机。操作员站是操作员了解各装置全部信息的接口单元，操作员可在正常或异常情况下对各装置进行控制和监视。操作员站的功能1)显示全部的过程变量及有关参数2)操作所有控制回路的参数，如改变设定点、工作方式、回路输出、调整PID 参数等3)报警显示4)过程流程图显示5)趋势显示（实时的和历史的）6)报告和报表7)系统诊断报告8)操作受权限制操作员站支持功能盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 6 页2021-11-4操作员站应能支持通用的编程软件，以帮助用户维护和修改数据库，编制应用程序。支持功能包括在线和离线的数据库定义（即组态、下载等）、备份文件程序管理等。1)操作员站的实际处理能力不能超过满负荷的 30%。2)每台操作员站具有独立的 CPU，操作员站之间应具有内部切换的能力。3)操作员站的画面刷新时间1s。打印机打印机应能自动、连续地打印报表、报警、系统维护记录等，也能按命令要求打印报表、屏幕画面和组态记录等。2.3 控制和数据处理系统控制和数据处理系统控制和数据处理系统包括完成控制功能和 I/O 监视功能的全部硬件和软件，系统通常是由控制处理器、I/O 模件所组成，他们都安装在标准的机柜内，控制处理器执行控制功能，I/O 接口模块处理现场输入/输出信号。供货商应按各种组件的 10%提供备用量，同时在机柜中提供 20%的备用空间以备扩展。2.3.1控制器控制能力控制器控制能力1)控制和数据处理系统接受过程变量的输入信号，然后按照组态数据的要求，对输入信号进行处理，存放到相应的数据库中显示或计算，传送输出信号至最终控制元件。2)在 I/O 信号处理方面，系统对模拟量提供线性化、补偿、累积、开方和报警功能；系统对开关量提供报警和状态变化的检测。3)在控制方面，系统能够完成调节控制、联锁逻辑、手动操作、由标准算法或用户程序组合而成的自动顺序。4)调节控制功能至少包括各种 PID 算法（反馈、前馈、开关、比率、超前/滞后等）、标准计算（加、减、乘、除、复合运算等）、基本的控制功能（开关、限幅、高/低选择等）、自适应控制功能。5)联锁控制功能包括用于开关控制的梯形逻辑。6)系统必须提供控制回路的自整定调节软件。7)现场控制站通信能力：现场控制站能够插入较多的通信卡,至少能方便支持 ControlNet 、ProfiBUS、ModBUS 等最常用的标准通信方式。盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 7 页2021-11-42.3.2处理器硬件要求处理器硬件要求1)CPU 为高性能 32 位 RISC 中央处理器，时钟频率不小于 50MHz。2)控制器整体应具有抗化工厂经常出现的电磁干扰和抗振的能力。3)控制器可提供 Ethernet 通讯或通过安装在机架上的通讯接口卡提供。2.3.3输入输入/输出要求输出要求1)控制和数据处理系统可以支持来自现场设备的各种输入和输出信号。2)所有信号在进出自控系统时都必须采取隔离措施，以防信号过载、瞬变和浪涌冲击。3)模拟量的扫描周期1s,数字量的扫描周期10ms。4)输入/输出数据的分辨率不低于 12 位。5)驱动接口应能保证驱动 600m 范围以内的二线制 24VDC 变送器。2.3.4过程站硬件接口要求过程站硬件接口要求1)I/O 的隔离要能做到回路级间电气隔离；2)I/O 信号分辨，应在有关资料中说明；3)输入接口应能保证在使用安全栅的情况下驱动 600 米范围内的 EJA 二线制 VDC 变送器。2.3.5控制室机柜控制室机柜要求供方提供的机柜为前后开门，接线端子采用优质进口产品，机柜中端子排将有不少于 10%的备用量。220VAC 端子应与信号隔离，机内配线在小汇线槽内敷设。经过 UPS 后机柜内的系统所需电源配电工作由供方完成。为了保持机柜内温度低于各元件允许的最高温度，要提供强制的通风。供方提供端子柜的接地方式及要求。2.4 系统主要技术要求系统主要技术要求2.4.1平均无故障时间及平均故障维修时间平均无故障时间及平均故障维修时间平均无故障时间（MTBF）供方应给出其系统的 MTBF，并能解释其计算方式。平均故障维修时间（MTTR）供方应给出其系统的 MTTR，并给出其计算方法，以及列举两个以上的控制回路所使用部件的 MTTR。盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 8 页2021-11-4模块化要求供方应保证自控系统具备较高程度的模块化水平。2.4.2自控系统的自诊断及容错自控系统的自诊断及容错自控系统应具有完整的自诊断系统，应为软件级及硬件级的自诊断报警，并且定时自动或人工启动诊断系统，并在操作员站 CRT 上显示自诊断状态和结果。自诊断系统包括全面的离线和在线诊断软件，诊断程序能对系统设备故障的检查和对外部设备运行状态的检查。自控系统应具有一定程度的容错能力，即当某些模块发生故障后，不影响整个系统的有效工作。2.4.3系统可靠性裕量系统可靠性裕量系统应按下列原则考虑备用容量：CPU 负荷率 控制器 60%操作员站 40% 存储器占有容量 内存 50%每个机柜内的各种类型 I/O 点裕量 15%每个机柜内 I/O 插件槽裕量 15%-电源负荷裕量 40%通讯总线负荷率 ETHNET 20%操作员站允许的最大标签量至少应为系统过程 I/O 点数的 150200%系统可用率 99.9% (试验时间-累计故障停用时间)/试验时间 X100%2.4.4电源系统电源系统双回路供电系统支持两路彼此独立 220V 交流电源输入并具备双回路自动切换功能。UPS 系统的要求1)输入电源为 200VAC 或 380VAC 50Hz。2)输出电源为 220V AC 50Hz。3)UPS 的容量为 ：6KVA。4)续电能力不小于 30 分钟。5)具有自诊断及报警、工作状态显示。盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 9 页2021-11-4自控系统对供电质量要求供电电源等级及其偏差、供电频率及其偏差、纹波系数、最大幅值等符合系统要求。2.4.5电子机柜和接线电子机柜和接线1)电子设备柜的外壳防护等级，控制室内应为 IP30，主厂房内应用 IP54，露天现场应用 IP65。2)机柜门应有导电门封垫条, 以提高抗射频干扰(RFI)能力。柜门上不应装设任何系统部件。3)机柜的设计应满足电缆由柜底引入的要求，特殊要求时应满足电缆由机柜侧面引入的要求。4)对需散热的电源装置，应提供易于更换的排气风扇和内部循环风扇。5)机柜内应装设温度检测开关，当温度过高时进行报警。6)装有风扇的机柜均应提供易于更换的空气过滤器。7)机柜内的端子排应布置在易于安装接线的地方，即为离柜底 300mm 以上和距柜顶 150mm 以下。机柜端子应至少能接入 12.5mm2 截面的电缆。每个机柜的 I/O 点的数量不应过多，不宜大于 250300 点（机柜电缆不宜多于 180 根），机柜内应留有充足的备用端子，备用裕度为 50%。8)机柜内的每个端子排和端子都应有清晰的标志, 并与图纸和接线表相符。端子号采用端子打号机制作。9)端子排、电缆夹头、电缆走线槽及接线槽均应由“非燃烧”型材料制造。10) 提供机柜、控制台以及其他设备之间互联的电缆（包括两端的接触件），这些电缆应符合 IEEE 防火标准。11) 电源模件、处理器模件或 I/O 模件之间的连接应避免手工接线。12) 机柜内应预留充足的空间，能方便地接线、汇线和布线。3工艺流程及系统硬件构成工艺流程及系统硬件构成3.1 工艺流程简介工艺流程简介高炉 TRT 发电装置由透平主机系统、高低压发配电系统、润滑油系统、动力油系统、电液伺服控制系统、给排水系统、大型阀门系统、氮气密封系统、自动控制系统等部分组成。盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 10 页2021-11-4TRT 主工艺流程如下图所示。高炉煤气经过重力除尘器、布袋除尘器，再经入口电动碟阀、入口插板阀、快速切断阀进入透平机入口，通过导流器使气体转成轴向进入叶栅，气体在静叶和动叶栅组成的流道中不断膨胀做功，压力和温度逐级降低，并转化为动能作用于转子，使之旋转，转子通过联轴器带动励磁发电机发电，做功后的煤气从透平机出口进入工艺管网供用户使用。在入口插板阀之前，透平出口之后并联有旁通快开阀组，旁通阀组在正常停机和紧急停机时，进行高炉顶压控制。3.2 控制系统构成及选型控制系统构成及选型自动控制系统设置了二台操作员站（其中一台具有工程师站的功能），这二台操作员站是相互兼容的,即都具有相同的功能并且都能完成所有的操作任务。控制系统拓扑结构如下图所示：HF打印机打印机操作员站操作员站工程师站工程师站/ /操作员站操作员站透平主机系统高低压发配电系统润滑油系统液压伺服控制系统给排水系统大型阀门系统氮气密封系统ETHERNET盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 11 页2021-11-4控制器通过智能型 I/O 模块，连接端子及必要的信号处理，完成连续的，离散的，顺序的控制及数据采集功能。系统组件（控制站、操作员站和 I/O 模块）之间是通过高速数据公路进行通讯，系统中全部变量的更新周期10 次/秒。3.2.1ControlLog 系统控制平台系统控制平台为保证 TRT 机组长期安全、稳定地运行，自动控制系统采用 ROCKWELL-AB公司生产的 ControlLog 系统控制平台。代表自动化发展新趋势的新一代 ControlLogix 控制系统，从传统单纯的 PLC和 DCS 控制转为 PLC 和 DCS 融合发展的方式，是罗克韦尔自动化顺应这种发展潮流推出的新一代的控制平台，Logix 控制器平台是将高速离散控制、过程控制、协调传动控制、运动控制、批次控制和安全控制融于一体的一个控制平台。允许混合使用多个处理器、多种网络和 I/O。系统灵活性强、易于集成、模块化设计、开放式结构，特有的升级固件，使得系统在应用中功能强大、安全可靠，而且极大地节省培训费用和工程实施费用。ControlLogix 在 TRT 过程控制中的选型和应用，基于下述特点：3.2.1.1 控制器控制器：ControlLogix 处理器为适合顺序、过程、传动和运动控制的模块化、高性能控制平台：每个处理器可以执行多个控制任务，减少所需要的控制器个数，这样，排错更快。可以分别触发多个周期任务以便达到更高的性能水平。每台 Logix5555 控制器最大寻址量 128000 点 DI/O，4000 点 AI/O 及回路。ControlLogix 平台通过背板提供了高速数据传输。各控制器能产生(广播)和使用(接收)系统标签，这种技术使得多个控制器共享输入信息和输出状态，非常实用。可选用户内存(1.5Mb)。用户根据需要进行灵活的标签定义方式，用户甚至可以定义自己的数据结构，用自己定义的数据结构，可定义成类似 BF.system1.hopper1.motor1.state 这样的标签名称，非常直观，有些类似于高级语言中的数据结构定义模块可进行固件升级（CPU、SRM、CNB(R)），固件升级就是运行效能和可靠性的升级，用户可以从 ROCKWELL 网站下载新的 Flash 版本。3.2.1.2 1756 系列智能系列智能 I/O 模模块块： ：盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 12 页2021-11-4所有模板均为智能型设计，根据模板类型不同，每个模板的每个通道都可依用户需要进行设置，而且由于网络的灵活性及模板的智能化，可组态成OWNER 工作方式，多个 CPU 可读取同一个模板的数据。I/O 模块种类繁多，可拆卸端子，具有带电拔插、分变则报(COS)、自诊断、时间标记、模块标识、闪存升级、电子保险、单独隔离等功能。模块广播数据的速率可设定。1756-HSC 高速计数模块(4 通道)每 2ms 就能更新数据，效率高。3.2.1.3 网网络设络设置：置：NetLinx 体系是 ControlNet、DeviceNet 和 Ethernet/IP 三个开放式网络的基础，网络分层、分工明确、安全可靠。通过在系统中插入不同类型的通讯模板，系统可组成 CONTROLNET 网、以太网，可连接 DEVICENET 设备，可进行串行通讯以及 DHRIO 通讯，网络结构可以是总线型、树型等，非常方便、灵活。EtherNetEtherNet/IP 是开放的工业联网标准支持实时 I/O 控制和消息传递功能。这种融合是基于将以太网应用于工业控制应用日益明显的需求；生产者/消费者（Producer / Consumer）网络服务支持您在同一链路上完整实现设备组态（configure）、实时控制（control）、信息采集（collect）等全部网络功能。ControlNet控制网 ControlNet 冗余、开放、高速、实时、对等传送数据信息，ControlNet能够可靠预测数据何时发送，具有高度的确定性。ControlNet 网络除了为关键任务提供确定的、可重复的控制数据传输，还支持非关键数据的传送。I/O 的刷新和控制器到控制器的互锁永远比程序的上载/下载、消息传送（Messaging）等占有更高的优先级。DevicelNet设备网 DevicelNet，是一种开放式的底层通用网络，基于标准的 CAN 技术，具有互操作性。成本及维护费用低。3.2.1.4 操作操作员员站：站：操作员站包括专业的工业计算机和基于 WINDOWS 平台的罗克韦尔软件包。是罗克韦尔自动化公司自行开发推出的产品，具有世界工业界领先的水平。RSLogix5000 梯形图编程软件包，有灵活易用的编辑功能、通用的操作画面、诊断和纠错工具。RSView 是高度集成、基于组件的人机界面，发挥微软领先技术盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 13 页2021-11-4优势的监控软件，其开放性与第三方程序有高度兼容性。RSLinx 为现场设备连接罗克韦尔自动化产品的通讯软件，界面友好、功能强大，支持不同网络上的设备通讯。工工业计业计算机算机工控机为 VERSAVIEW INTEGRATED DISPLAY COMPUTER 15-INCH TFT，15 吋TFT 具触摸功能的高性能工业计算机。HMIRSView Supervisory Edition，通常称为：RSView SE，是一个强大的管理级的监控软件。它具有多服务器集群和多客户端的分布式结构，和强大的可伸缩性。利用 RSView Enterprise 系列的共用开发环境-RSView Studio 进行开发。应用组态存在于各个 RSView SE 服务器当中，而客户端可以任意的调用显示各服务器中的应用。RSView Supervisory Edition 同时也是罗克韦尔自动化 ViewAnyWare 产品战略的核心组成部分。作为人机监控软件-HMI，RSView 第一个采用了：1) 全面支持 ActiveX的技术，使得用户可以在显示画面中任意简单地插入ActiveX 控件，来丰富应用。 2) 开发了 RSView SE 的对象模型-Object Model，使得用户可以简单的将RSView32 和其他的基于组件的应用软件互操作或者集成应用。 3) 集成微软的 Visual Basic for Applications (VBA)作为内建的脚本语言编辑器。可以随意定制开发后台应用程序。 4) 同时支持 OPC 的服务器和客户端模式。亦即既可以通过 OPC 和硬件通讯，又可以向其他软件提供 OPC 的服务。 5) 第一个支持附加件结构-AOA。使得用户可以将其他的功能模块直接挂接到 RSView SE 的核心上去，生成一体的应用。 RSView Supervisory Edition 的主要特点描述如下：基于网基于网络络的分布式的分布式监监控控RSView SE 的多服务器多客户端结构可以很容易的建立分布式应用的方案。这种具有高度伸缩性的结构可以应用在小到一台服务器一个客户端的小系统，也可以应用在多服务器多客户端的大系统上。 共用的开共用的开发环发环境境-RSView Studio盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 14 页2021-11-4利用组态工具 RSView Studio 进行应用开发，可以显著减少开发时间和节省开发成本。RSView Studio 支持 RSView ME 和 RSView SE 组态内容的互相再利用，这样你可以直接将基于嵌入式系统开发的组态内容，如在 RSView ME 上开发的画面，直接拷贝或者引导到分布式的 RSView SE 中去，反过来也一样，前后互相兼容。增增强强的的罗罗克克韦尔韦尔自自动动化化优选连优选连接方案接方案由于采用了最新的罗克韦尔产品的 FactoryTalk 底层通讯和数据服务架构，RSView SE 可以广泛的、高性能的和众多不同网络中的众多不同的 PLC，如ControlLogix 和其它 Allen-Bradley PLC 进行通讯。同样的，还可以利用高性能的网络接口和 OPC 技术同时挂接众多第三方的 PLC 和网络进行通讯。 直接直接 I/O 数据关数据关联联在推荐应用中，RSView SE 不需要建立任何的 Tag-标签来定义和 PLC 的通讯关系。RSView SE 可以直接关联控制器处理器中的所有 I/O 信息。在组态的时候，只需要将所需的点直接拖放到画面等需要的地方去。避免了再次定义 Tag 的重复劳动，同时减少了开发的出错机会。当修改程序或者 I/O 的时候，RSView SE可以自动直接继承这一改变。 透明的数据集成透明的数据集成在 RSView SE 的应用中，您不必担心您的数据是从哪个地方哪个 PLC 中采集来的。因为所有的 PLC-包括不同品牌的 PLC 对于服务器，开发员，客户端来说都是透明的。FactoryTalk 中采用了数据命名映射的技术。数据并不用某一特定PLC 的特定物理内存格式来描述，而是更为容易理解，并且可以智能映射的符号描述法。当一个 I/O 点发生接线或者其他物理变化时，FactoryTalk 可以智能映射，RSView SE 无需做任何组态修改就可以自动继承这个改变。 画面画面对对象的象的 VBA 支持支持现在您可以针对画面中的对象来编写 VBA 应用代码。而且不同的客户端都可以在本机执行相应的代码，不影响其它的客户机。数据通数据通讯讯的冗余的冗余热备热备RSView SE 可以将数据通讯服务器也进行热备冗余。当一台数据通讯服务器发生故障时，另外一台可以自动切换。保证数据采集和下载的可靠性。 Windows 安全安全盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 15 页2021-11-4RSView SE 集成 Windows 安全控制。你可以直接利用在 Windows 里面存在的用户和用户组。然后针对不同的用户配置不同的权限。核心核心 HMI 功能功能RSView SE 支持诸如安全、画面、报警、操作和报警记录、趋势等等 HMI 的核心功能。利用利用 RSView32 的附加件的附加件结结构构-AOA 来来扩扩充充 RSView32 的核心功能的核心功能 RSViewSE 利用附加件结构-AOA，重新定义了“监控软件核心功能”的概念。因为通过 AOA，监控软件的功能可以通过非常简单的方法不断地得到扩充。AOA 是对 RSView32 功能的延伸，用户还可以通过扩充不同的功能模块来形成自己最需要的强大应用环境。RSView Special Edition 免费包含了以下的 AOA 可扩充功能模块： 1)RSView32 Messenger: 提供强大的报警通知/消息功能。包括语音，电话，寻呼，自动电子邮件，等等。 2)RSView32 TrendX: 强功能的历史数据趋势查看/组态模块。 3)RSView32 SPC: 提供了集成的实时的统计过程控制-SPC。 4)RSView32 RecipePro: 加强的 RSView32 配方管理和控制模块。 5)RSLadder: 内嵌的梯形图查看和诊断模块。 3.2.2控制系统选型控制系统选型序号项目数量描述备注一、计算机监控中心1操作员站1P6181P-15TSXPH VERSAVIEW INTEGRATED DISPLAY COMPUTER 15-INCH TFTROCKWELL2工程师站1P6181P-15TSXPH VERSAVIEW INTEGRATED DISPLAY COMPUTER 15-INCH TFTROCKWELL3HMI 开发版1P9701VWSTENE4HMI 运行版2P9701VWSB100AENE5RSLogix 5000 编程软件1P9324RLD300ENE6NetLinx 组态软件1P9355WABENE7以太网交换机1PD-Link，8 口，10/100Mbps联想8打印机1PLQ1600KIIIEPSON盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 16 页2021-11-4二、过程控制站主要模块1中央处理器1P1756-L61 LOGIX5561 PROCESSOR WITH 2MBYTE MEMORY2控制器底板2P1756-A13 13 SLOT CONTROLLOGIX CHASSIS3电源模块2P1756-PA75 85-265V AC POWER SUPPLY (5V 13 AMP)4以太网通讯模块1P1756-ENBT CLX ETHERNET/IP 10/100 BRIDGE MODULE - TWISTED PR 1XRJ455模拟量输入模块5P1756-IF16 ANALOG INPUT - CURRENT/VOLTAGE 16 PTS (36 PIN)裕量15%6模拟量输出模块1P1756-OF8 ANALOG OUTPUT - CURRENT/VOLTAGE 8 PTS (20 PIN)裕量15%7开关量输入模块4P1756-IB32 10-31 VDC INPUT 32 PTS (36 PIN)裕量15%8开关量输出模块2P1756-OB32 10-31 VDC OUTPUT 32 PTS (36 PIN)裕量15%9热电阻模块6P1756-IR6I ISOLATED RTD INPUT 6 PTS (20 PIN) 裕量15%10汇线端子24P1756-TBCH 36 PIN SCREW CLAMP BLOCK WITH STANDARD HOUSING11汇线端子12P1756-TBNH 20 POSITION NEMA SCREW CLAMP BLOCK12附件9P1756-N2 EMPTY SLOT FILLER CARD (ONE FILLER PER PACKAGE)13PLC 柜1P2200X800X600，GB3181-82,Y02,珍珠色3.3 现场仪表构成及选型现场仪表构成及选型3.3.1TRT 现场仪表构成现场仪表构成根据常规的 TRT 装置控制系统要求，现场仪表配置如下：工艺系统部分工艺系统部分1)入口煤气压力可选2)入口可调静叶前煤气压力3)出口煤气压力4)入口煤气温度可选5)入口可调静叶前煤气温度6)出口煤气温度7)入口蝶阀开度8)高炉炉顶压力盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 17 页2021-11-49)高炉炉顶压力设定10) 旁通阀组开度11) 入口煤气流量含补偿用温度、压力12) 高炉允许透平机组启动 13) 高炉状态信号14) 机组申请启动、投运15) 出口蝶阀开度16) 减压阀组状态A可选透平主机部分透平主机部分1)透平转速2)发电机功率3)透平轴位移4)透平轴振动5)透平支承轴承温度6)透平推力轴承温度7)透平轴端密封氮气-煤气差压8)发电机支承轴承温度9)发电机定子铁芯、线圈温度10) 发电机冷却器进风温度11) 透平静叶角度润滑油部分润滑油部分1)润滑油总管油冷却器后温度2)过滤器差压3)润滑油总管压力4)润滑油总管温度5)润滑油箱液位6)润滑油箱温度7)快切阀油压8)压力开关液压油部分液压油部分1)液压油总管油冷却器后温度2)过滤器差压3)液压油总管压力4)液压油总管温度5)液压油箱液位6)液压油箱温度7)压力开关给排水系统部分给排水系统部分1)冷却水总管压力2)冷却水总管温度3)冷却水流量4)高压侧排水罐液位可选盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 18 页2021-11-45)高压侧排水罐调节阀阀位可选氮气系统氮气系统1)氮气总管流量2)氮气总管压力3)氮气总管温度其它其它1)主机平台CO浓度2)控制室CO浓度3)煤气粉尘检测仪3.3.2现场仪表选型现场仪表选型以上以表均选用国产优质产品或国外进口产品，具体规格型号参见下表。序号项目规格型号单位数量备注一、温度测量1热电阻Pt100 1=300 0-250 M27X2主煤气系统透平流量测量温度补偿台1深圳科新2安全栅Pt100/4-20mA台1上海辰竹3热电阻Pt100 1=300 0-200 M27X2透平主机，入口温度台1深圳科新4安全栅Pt100/4-20mA台1上海辰竹5热电阻Pt100 1=300 0-120 M27X2透平主机，出口温度台1深圳科新6安全栅Pt100/4-20mA台1上海辰竹7热电阻Pt100 1=80 0-100 M27X2透平滑动轴承温度，发电机轴承温度 台4深圳科新8安全栅Pt100/4-20mA台4上海辰竹9热电阻Pt100 1=100 0-100 M27X2动力油箱温度，润滑油箱温度, 润滑油回油温度台3深圳科新10热电阻Pt100 1=100 0-100 M27X2冷却水总管温度，氮气，冷却水回水温度台3深圳科新11热电阻Pt100 1=80 0-150 M27X2透平止推盘温度台1深圳科新12安全栅Pt100/4-20mA台1上海辰竹二、压力、液位测量1压力变送器0-250KP主煤气系统透平流量测量压力补偿台2杭州华达诺2安全栅两线制/4-20mA台2上海辰竹3安全栅4-20mA/4-20mA台1上海辰竹4压力变送器0-200KP透平入口压力台1杭州华达诺5安全栅两线制/4-20mA台1上海辰竹6压力变送器0-30KP台1杭州华达诺盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 19 页2021-11-4透平出口压力7安全栅两线制/4-20mA台1上海辰竹8压力变送器0-20MP动力油总管压力，快切阀油压台2杭州华达诺9安全栅两线制/4-20mA台2上海辰竹10压力变送器0-300KP润滑油总管压力，氮气压力台2杭州华达诺11安全栅两线制/4-20mA台2上海辰竹12压力变送器0-1MP冷却水总管压力、供回水压力台2杭州华达诺13安全栅两线制/4-20mA台2上海辰竹J402-612-M202 M20X1.5， 动力油总管14压力开关L=11.0MP LL=9.0MP台2美国 UEJ402-S156B-M202 M20X1.5，润滑油总管15压力开关L=90KP LL=60KP台2美国 UE16液位开关BW17/A/0/0/0/0 DN65PN1.6，动力油液位、润滑油液位台2克罗尼三、流量测量1节流装置内藏式,煤气流量，主煤气管台1西安航测2差压变送器EJA110A-DLS4A-92NA/NS1,带三阀组透平煤气流量台1杭州华达诺3安全栅两线制/4-20mA台1上海辰竹4孔板DN50 0-250M3/H N2流量台1杭州华达诺5差压变送器EJA110A-DLS4A-92NA/NS1,带三阀组氮气流量测量台1杭州华达诺6安全栅两线制/4-20mA台1上海辰竹7电磁流量计JXLDBE-250S DN250 0-250T/H台1杭州天矩10安全栅两线制/4-20mA台1上海辰竹四、电液伺服阀控制1伺服控制器台3待选2位置传感器1待选五、其它1CO 检测探头SP-3104 4-20MA 0-1000PPM支4科力恒2安全栅两线制/4-20mA台7上海辰竹3现场显示表块4科力恒4粉尘测量仪台1待选KG-221 2200X800X6005柜式仪表盘GSB05-1426-2001,GY09台1自制六、轴振动、轴位移监视1探头EK-2110-30-05-1-10台4ENTEK2探头EK2107-50-00-1-10台1ENTEK3延伸电缆EK2170-1-40台5ENTEK4前置器EK2108-5-001台5ENTEK盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 20 页2021-11-45前置器防护箱EK47027台3ENTEK6监视处理器3300/03-01-00台3ENTEK七、转速表1转速探头70085-8080-220 5/8-18 UNF-2A台3AIRPAX2转速监视仪TACH TROL3 T77310-12 220V台1AIRPAX3转速处理器TACH PAK3 T77430-12 220V台2AIRPAX4连接电缆CA79860-01-00台1AIRPAX4TRT 控制要求与控制系统功能实现控制要求与控制系统功能实现TRT 自控系统设计原则是：在确保高炉正常生产的前提下，尽量多发电；无论在任何情况下保证 TRT 机组的安全和转速不超过允许范围；具有高自动化程度，能自动启动、自动调速、自动调功率、自动调高炉顶压、自动停机功能。TRT 装置的自动控制系统主要包括反馈控制系统和顺序逻辑控制系统，而各功能系统的控制过程中保持高炉顶压的稳定是装置实现自动化的关键。4.1 反馈控制系统反馈控制系统反馈控制系统是 TRT 机组启动、停机及正常运行的关键，主要完成透平机转速、发电机有功功率、高炉顶压和氮气密封压差的闭环控制功能，分述如下：4.1.1 转速调节系统转速调节系统升转速过程主要依靠 ControlLog 系统控制入口电动碟阀、旁通阀、透平静叶之间协同动作，使转速按照一定的升速曲线自动升至并稳定在目标值，保证发电机并网顺利进行。由安装在透平机上的三只转速传感器检测出机组转速并送入 ControlLog 系统，再经 ControlLog 系统进行高值选择后作为转速调节器输入的测量值，通过选择手动/自动方式，实现手动或自动开、停机控制。自动升速：自动升速的控制过程是一个转速 PID 调节器的设定值随时间不段增大的过程。这个过程的实现是通过互为反函数的静叶控制时间曲线和转速设定升速曲线来实现的。当顶压的测量值和设定值的偏差超过 3Kpa 的时候，转速不允许上升。静叶控制时间曲线是转速设定值与静叶控制时间的折线函数，与升速曲线互为反函数。根据当前的转速设定值计算出一定的静叶控制时间，盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 21 页2021-11-4然后根据该静叶控制时间和升速曲线，得到下一个转速设定值。如此循环，实现转速设定值的不断增加。升速曲线一般设置为 4 段不同斜率的直线，开始时，控制回路的设定值按照一定的速率自动增加，依靠 PID 调节来控制转速升到某一定值后，全开入口电动碟阀，静叶控制转速回路自动投入，按照升速曲线继续升速，使得透平的转速升到目标值，并保持稳定，等待并网。手动升速：手动方式运行时，给系统发出手动升速的指令，通过系统画面上手动调节入口阀和调节静叶的开度来控制转速。自动准同期过程：当自动准同期装置投入的时候，在并网过程中，通过对转速的微调实现自动并网。当转速升到 2850rpm 的时候，ControlLog 系统发出自动准同期投入信号。只有转速控制在自动方式的时候，自动准同期对转速的调节才会起作用。当给系统中发出升速指令后，自动准同期装置以5rpm 进行升/降速控制；当没有给系统中发出升速指令时，自动准同期以1rpm 进行升/降速控制。只要参数整定正确，转速可以很好的跟踪转速曲线，本装置升速过程中转速波动控制在8 r/min。另外，当机组转速超过额定转速后分别发出轻重故障信号。4.1.2 功率调节系统功率调节系统并网成功后，TRT 进入升功率过程，此过程中TRT 和旁通阀（或高炉的减压阀组）共同完成高炉顶压的控制，功率调节器输人的测量值来自安装在电气柜内的有功功率检测变送器，ControlLog 系统系统负责调节静叶开度，不仅要保证高炉顶压，还要保证升功率过程顺利进行。来自高炉的顶压测量值、设定值与升速参数共同用于 TRT 控制系统对静叶的控制，随着静叶开度的增大，使得煤气负荷逐渐转移到 TRT，高炉的减压阀组同时也逐渐关小，以完成升功率过程。启动过程TRT 申请启动HF 允许启动出口/进口阀投自动静叶控制投自动定转速调节，发电机并网升功率控制投自动正常炉顶压调节全自动启动结束启动联锁条件具备氮气置换氮气置换/煤气置换盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 22 页2021-11-4在升功率过程中，如果高炉顶压出现波动，ControlLog 系统通过调节静叶开度，调节升功率的速度，来保证高炉顶压及时恢复正常。4.1.3 高炉顶压调节系统高炉顶压调节系统本系统是由顶压调节系统(闭环控制)和前馈控制系统(开环控制)组成，从而构成高炉炉顶压力的控制系统。前馈控制系统对通过 TRT 的高炉煤气流量进行测量和温压补偿校正，以此信号控制旁通阀的开度。在机组正常运行时，旁通阀全关；当机组发生故障时，旁通阀则快速打开相应开度。当机组发生重故障时，为了保护整个机组免遭进一步损坏，将在 l s 内完全切断通过 TRT 的高炉煤气，迫使机组紧急停机。但是，对正在生产运行的高炉会产生影响甚至危及高炉安全，因为顶压必然瞬时骤升。前馈控制的作用正是在此严重干扰未产生影响之前，快速打开旁通阀，使高炉煤气疏通。由于前馈控制为开环控制，要完全保证顶压稳定，难度较大，因此只有对顶压进行复合控制，才能满足生产要求。顶压调节系统该系统的测量值由安装在高炉顶部的压力变送器检测，它与设定值的偏差送调节器，进行 PID 运算，调节器的输出信号送给静叶调节阀，完成对炉顶压力的调节。当 TRT 机组发生重故障时，减压阀组中自动阀可被自动选作调节阀，从而实现顶压闭环调节，从而消除前馈控制设有完全校正的顶压偏差，即对顶压进行复合控制。4.1.4 超驰控制系统超驰控制系统该系统输入有三路，一路来自顶压调节器，另两路分别来自上述的转速与功率调节器，输出亦为三路，分别送至透平静叶调节阀、旁通阀、减压阀组中的自动阀。该系统具有如下功能：TRT 升速过程静叶调节阀接受控制信号缓慢开启，通过透平机的煤气量逐渐增大，机组转速增加；旁通阀接受控制信号相应逐渐关闭。TRT 升功率过程并网条件满足后机组即可并网，然后静叶接受控制信号缓盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 23 页2021-11-4慢开启，发电机功率增加；旁通继续关闭，直到全关。TRT 运行过程中，入口阀全开；快开阀全关；旁通全关；静叶自动调节炉顶压力。4.1.5 氮气密封压差调节系统氮气密封压差调节系统由于高炉煤气为有毒介质，为了防止透平轴端及静叶轴端泄漏煤气，机械上设置了氮气密封装置，只有在外部氮气的压力高于被封的煤气的压力时，才不会发生泄漏。为此专门设计了本系统，其测量值为这两种介质压力之差值，经过 PID 控制运算，控制氮气流量调节阀，保证此压差值在允许的范围内。4.2 顺序逻辑控制系统顺序逻辑控制系统此系统是 TRT 机组安全可靠运行的保证和提高机组机电一体化装备水平的标志。它由以下各子系统组成：4.2.1 启动启动(停机停机)联锁控制联锁控制其主要作用是保证机组安全正常启动(停机)的选择操作与联锁控制。启动联锁TRT 机组的启动必须满足特定的条件，并按照一定的步骤顺序进行，当条件不满足时，则“启动联锁”程序将投入运行，实现启动阀和入口电动碟阀锁闭。TRT 机组正常启动的条件主要有：高炉同意 TRT 启动、电气允许 TRT 启动、润滑油压力大于设定值、动力油压力大于设定值、透平静叶全关、冷却水系统正常、氮气系统正常等。如上述任何一个条件不满足，TRT 机组将（在“启动联锁”程序的保护下）无法正常启动。正常停机联锁TRT 正常停机时，TRT 经过降功率过程，煤气逐步由 TRT 转移至旁通阀组，旁通阀组和静叶同时调节高炉顶压，旁通阀组和静叶也是由综合回路来控制的，两个旁通阀中的一个作为调节阀，另外一个作为量程阀，量程阀按照调节阀的开度和高炉顶压的变化来动作，工程师可以任选一个作为调节阀。功降到零功率后，发电机解列（发电机与电网脱离），快速切断阀慢关，静叶以一定的速度关闭，配合高炉逐步将煤气由旁通阀组转移至高炉减压阀组。盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 24 页2021-11-44.2.2 重故障自动紧急停机联锁控制重故障自动紧急停机联锁控制紧急停机是机组在运行中发生重大故障而迫不得已的情况下，为了保证机组的安全防止事故进一步扩大而设计的保护措施 该系统除有自动功能外，在主仪表盘上及透平机旁同时设置有紧急停机按钮。只要任何一个紧急停机条件满足时，TRT 即进入紧急停机状态。TRT 紧急停机时，快速切断阀在 1 秒内快关，旁通快开阀快速打开到某一开度，使煤气改从旁通快开阀流过，避免了高炉炉顶压力的急剧波动。此时旁通快开阀的开度根据紧急停机时的静叶开度和煤气流量运算后得出。随后 ControlLog 系统通过旁通阀调节高炉顶压，配合高炉将煤气逐步转移到减压阀组，直至完全由减压阀组来控制高炉顶压。4.2.3 大型阀门开关指令系统和电气联锁控制大型阀门开关指令系统和电气联锁控制大型阀门是指电动蝶阀、入/出口插板阀及快切阀等，它们的开关指令均由该系统发出，并对其状态进行集中监视。电气联锁控制充分利用 ControlLog 系统丰富的控制功能，完成油泵、加热器、电动阀及小电机的集中监控与操作，如轴振动、轴位移监测保护系统，机组轴承温度监测保护系统，润滑油泵联锁控制系统，动力油泵联锁控制系统，给排水系统，CO 浓度监测系统。5TRT 过程监控系统的实现过程监控系统的实现操作员站操作员站TRT 过程监控系统其最重要的功能是为用户提供了可视化的窗口进行过程信息处理。监控系统在用户屏幕上提供的图形化过程信息，包括原始数据、计算数据、报警、变量字符串、点信息、趋势报警或变量状态。图形应用程序的核心是从数据库访问信息。为了直接显示数据，图形应用程序提供了多样性的链接方式，链接可以有多种格式及配置的灵活选择，对系统或过程数据进行显示。操作人员使用链接也能向数据库写数据。系统采用分布式结构,在开放式的通讯网络上分布了多台系统组件,这些系统组件带有独立的功能处理器,每个功能处理器都是为了完成特定的任务而进行组态和编程。盈丰科技盈丰科技/ /德维森实业德维森实业 邢钢邢钢 TRTTRT 自动化系统控制功能规格书自动化系统控制功能规格书机密第 25 页2021-11-45.1设计要求的主要画面设计要求的主要画面TRT 过程监控系统在 CRT 上显示画面包括总貌画面，流程图画面，机组启、停和运行过程监视画面。分述如下：5.1.1 主要主要流程图画面流程图画面总貌画面显示系统各设备、装置、区域的运行状态以及全部过程参数变量的状态、测量值、设定值、控制方式（手动/自动状态） 、高低报警等信息。从各显示块可以调出其他画面。动态流程图画面，包括生产装置的图片、工艺流程图、设备简图、单线图等都可以在 CRT 上显示出来，每个画面都包括字母数字字符和图形符号，通常采用可变化的颜色、图形、闪烁表示过程变量的水同状态，所有过程变量的数值和状态每秒动态刷新。操作员在此画面对有关过程变量实施操作和调整。分组画面以模拟仪表的表盘形式按事先设定的分组。同时显示几个回路的信息：如过程参数变量的测量值、调节器的设定值、输出值、控制方式、报警值、报警状态等。变量值每秒更新一次。分组可任意进行，操作员可从分组画面调出任一变量（模拟量或离散量）的详细信息。对模拟回路可以手动改变设定值、输出值、控制方式等；对离散量可以手动操作设备的开启和停止，画面显示出指令状态和实际状态。单点画面（调整画面）显示一个参数、控制点全部信息以及实时趋势和历史趋势。从调整画面也可以对模拟回路进行设定、调整操作。5.1.2 机组启、