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　　1 引言

　　冶金關(guān)鍵過程控制系統(tǒng)中要求控制裝置有極高的可靠性。在高爐煉鐵生產(chǎn)中，如果控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，由此引起的停產(chǎn)和設(shè)備的損壞將造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，只要系統(tǒng)中一個(gè)地方出問題，就會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)停產(chǎn)。僅僅通過提高控制系統(tǒng)的硬件及軟件的可靠性來滿足高爐煉鐵對(duì)可靠性的要求是不可能的。因?yàn)榭?a href="http://www.1cnz.cn/v/tag/1315/" target="_blank">編程序控制器本身的可靠性的提高有一定的限度，并且可靠性的提高會(huì)使成本急劇增加。因此，對(duì)一些關(guān)鍵的、危險(xiǎn)的或停止(故障)后對(duì)人員安全或設(shè)備損傷有重大隱患的控制部分經(jīng)常使用冗余控制器或冗余系統(tǒng)就能夠有效地解決上述問題。

　　2 數(shù)據(jù)冗余技術(shù)

　　“冗余”就是將相同功能的設(shè)備設(shè)計(jì)為2個(gè)或2個(gè)以上，如果一個(gè)設(shè)備有問題，另外一個(gè)設(shè)備就會(huì)自動(dòng)承擔(dān)起有問題設(shè)備的任務(wù)，使生產(chǎn)能夠繼續(xù)進(jìn)行。具體說來就是備份出另一套服務(wù)。一般情況下是某一套系統(tǒng)運(yùn)行，而第二個(gè)系統(tǒng)處于待命狀態(tài)，可以通過人工方式監(jiān)視第一套系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有故障時(shí)，便激活第二套系統(tǒng)。也可以用控制器對(duì)2個(gè)模塊同時(shí)進(jìn)行掃描，當(dāng)其中一塊停止回應(yīng)時(shí)，系統(tǒng)從另一個(gè)模塊中獲取數(shù)據(jù)。由此可見，冗余的目的保證了系統(tǒng)工作的連續(xù)性(基本不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)不工作的情況)、穩(wěn)定性。

　　plc冗余可以分為軟件冗余和硬件冗余兩種。硬件冗余實(shí)現(xiàn)方式下對(duì)硬件型號(hào)有所要求，連接方式也不同，但對(duì)軟件并無特殊要求。軟件冗余投資不會(huì)太大，通過軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取、備用，監(jiān)測(cè)到異常時(shí)自動(dòng)切換。有些場(chǎng)合，也有按照冷冗余、暖冗余和熱冗余來區(qū)分。

　　3 高爐自動(dòng)化數(shù)據(jù)冗余

　　3.1 爐頂料罐壓力冗余檢測(cè)

　　爐頂料罐壓力檢測(cè)在日常生產(chǎn)中占有很重要的地位，若出現(xiàn)故障將直接影響到布料的順利進(jìn)行。萊鋼1000立方米高爐整體由受料斗、料罐和高爐爐體三部分構(gòu)成。焦炭、燒結(jié)礦等各種入爐原料由料車運(yùn)到爐頂，倒入受料斗中。等到料罐內(nèi)放散完畢后，即料罐壓力為零時(shí)，打開上密閥和柱塞閥向料罐裝料。裝料完成后料罐將進(jìn)行均壓，此時(shí)料罐壓力等于或者大于爐內(nèi)壓力，一旦高爐準(zhǔn)備接受下一批爐料就進(jìn)行布料，則打開下密閥并將料流調(diào)節(jié)閥開至設(shè)定開度，料罐中的爐料通過料流調(diào)節(jié)閥流到旋轉(zhuǎn)的布料溜槽上。料罐清空后，關(guān)閉料流調(diào)節(jié)閥和下密封閥，打開放散閥進(jìn)行放散，準(zhǔn)備下一次裝料。

　　從上述過程中可看到料罐壓力在生產(chǎn)中的重要性，如果無法正確到檢測(cè)料罐壓力，會(huì)導(dǎo)致受料斗中的入爐原料無法進(jìn)入料罐中，同時(shí)料罐中已有的爐料不能順利向爐內(nèi)布放。

　　并且當(dāng)初高爐設(shè)計(jì)時(shí)，將“料罐壓力”和“爐內(nèi)壓力”兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的信號(hào)先引入本體控制室中，然后通過光纖通訊，傳到槽下控制室，該控制室的plc接受并且處理后，再對(duì)爐頂設(shè)備進(jìn)行控制。所以通訊是否暢通也是一個(gè)不得不警惕的隱患。

　　通過研究分析，采用數(shù)據(jù)冗余中硬件冗余的方式，可在原有設(shè)備基礎(chǔ)上增加一套壓力變送器，其信號(hào)不通過第三方傳遞，直接引致槽下控制室中進(jìn)行處理。平時(shí)兩套設(shè)備都在運(yùn)行，由本體控制室通訊來的信號(hào)和直接從高爐傳來的備用信號(hào)送給槽下控制室的plc處理，遵循一用一備的原則選擇使用。這樣就減少了對(duì)一套設(shè)備的依賴，增加了設(shè)備可靠性和操作靈活性。圖1為改造后的數(shù)據(jù)傳輸、處理過程。

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　　圖1 高爐冗余數(shù)據(jù)傳輸處理

　　備用壓力變送器要與原有的設(shè)備具有型號(hào)和相同的規(guī)格，這樣采集的數(shù)據(jù)才有可比性，不會(huì)有較大的誤差;兩路信號(hào)的使用原則為“一用一備”，即在生產(chǎn)中只使用一路信號(hào)，參與生產(chǎn)控制，另一路信號(hào)處于備用狀態(tài)?；榍袚Q使用，當(dāng)某一路信號(hào)出現(xiàn)異常時(shí)，另一路可迅速投入使用;監(jiān)控畫面要將兩路信號(hào)的狀態(tài)實(shí)時(shí)體現(xiàn)出來，通過顯示的數(shù)值和數(shù)值的變化來判定兩套變送器的運(yùn)行狀況。從而為選用哪一路信號(hào)參與控制做參考。監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)如圖2所示。

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　　圖2 監(jiān)控畫面

　　爐內(nèi)壓力用棒圖的形式表示爐內(nèi)壓力檢測(cè)點(diǎn)的變化情況。料罐壓力。用棒圖的形式表示兩路料罐壓力檢測(cè)點(diǎn)的變化情況。切換設(shè)定用于手動(dòng)切換使用料罐壓力檢測(cè)點(diǎn)信號(hào)。異常設(shè)定做了一個(gè)報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)兩路料罐壓力之間的差值大于設(shè)定值后即認(rèn)定為異常，發(fā)出報(bào)警，由操作人員做出判斷。

　　通過改造，兩套壓力變送器運(yùn)行狀況良好，平時(shí)兩套設(shè)備同時(shí)工作著，互為備用，都能很好得參與到生產(chǎn)控制中去，降低了因設(shè)備故障而影響生產(chǎn)的幾率，畫面上的棒圖表示可以很好的反映出兩路信號(hào)的變化情況，操作簡(jiǎn)單，而且在不影響生產(chǎn)的基礎(chǔ)上可以很方便的對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，提高了設(shè)備壽命和系統(tǒng)整體的可靠性，使維護(hù)更加方便。