文丰钢铁高炉炉壁数字化智能监测系统方案

高炉炉壁数字化智能监测系统（技术方案）北京中科创新园控制技术有限公司BeijingCYCSHi-TechCo.,Ltd.二0一五年一月二十八第22页北京中科创新园高新技术有限公司北京市海淀区北四环西路67号大地科技大厦1601室电话址：传真录TOC\o"1-3"\h\z一. 技术方案 51. 系统简述 52. 系统整体性能 63. 系统原理图 64. 系统设计 74.1高炉炉壁及现场基本情况 74.2监测要求 74.3设计点数 75. 功能 76. 系统设备选型 86.1温度传感器 86.2总线连接器 106.3温度采集器 106.4数据转换器 116.设备安装说明 126.1相关设备安装 126.2传感器固定导管安装 127.3温度传感器安装 126.4温度传感器电缆布线 136.5总线连接器 136.6传感器总线 147.7温度采集器 146.8数据转换器 156.9系统安装施工 157. 系统软件 168.1系统数据源设置 188.2系统初始化设置 188.3系统维护 188. 系统优点 189. 系统设备清单 19二. 设计及生产组织方案 20三. 资料的交付 20四. 调试及试运行 20五. 考核与验收 21六. 售后服务 211. 技术培训 222. 安装指导 223. 用户档案 224. 定期巡检 225. 维修响应 226. 终身保修 227. 维修保养的服务范围 22

技术方案系统简述高炉炉壁数字化智能监测系统是我公司自主研制、开发的数据采集与监测系统(TDCS)。系统利用先进的计算机技术、电子技术、现场总线技术、数字化温度传感器技术，在线实时监测高炉炉壁温度，并在值班室监测计算机显示画面上显示测量结果，同时记录温度的实时数据，以便查询相应的历史曲线和分析热流分布及变化趋势。也可以根据现场情况设置温度高、低报警。本系统的计算、分析结果对于高炉炉墙实时维护和分析高炉冶炼过程的炉况具有重要作用，通过历史数据能够准确反映炉墙温度的变化情况。摈弃传统的手工测量，减少工人工作量和手工测量带来的误差和不准确性；工长还能通过测量结果，根据炉墙状况实时调整，从而减少消耗，降低生产成本。更重要的是通过高炉炉壁的温度检测，对高炉生产操作能起指导作用。系统采用现场总线485通讯技术。该技术采用了总线式网络结构，系统中的测温传感器采用美国进口的数字温度传感器，不但精度高，并且系统布线简单方便，抗干扰能力强、可扩性强。上位机采用工控组态软件，系统画面美观实用，人机界面友好，测量数据自动存入数据库，同时可以生成各种数据报表、温差变化曲线，并可实现打印输出，也可以对各种历史数据和曲线进行查询。系统有强大的通讯功能，即可以将高炉控制系统的组态软件数据传入本系统软件，同时也可以将本系统数据通过工业标准接口（OPC）发布，供其他系统共享，为高炉专家系统或MES、ERP提供基础数据。系统整体性能温度测量精度：±0.1℃（+10℃～+65℃温度测量范围：-25℃～+125℃通讯总线：现场总线485通讯通讯距离：1800米数据开放：支持标准OPC数据交换技术系统原理图图1高炉炉壁温度数字化智能系统(TDCS)系统设计4.1高炉炉壁及现场基本情况温度：0℃～100℃压力：0.7MPa工作制度：高炉寿命期内连续运行4.2监测要求对炉缸做全方位分段重点监测。4.3设计点数1.炉缸一段炉壁监测点20个2.炉缸二段炉壁监测点20个3.炉缸三段炉壁监测点20个以上温度点监测温度共计60点，功能对高炉炉壁进行温度检测，同时进行温差保存及分析，在有可靠冷却面积数据的情况下可进行计算及分析。达到维护和指导高炉生产操作的目的。系统除自身完善的功能外还提供数据输出接口，可以将温度数据以工业标准数据接口输出，提供给MES、ERP或高炉专家系统作为基础参考数据。炉壁温度的实时显示；温度超高报警；温度历史变化曲线，历史数据查询；显示查询与报警，温度直观显示；系统硬件设备的自检；建立MySever数据库，温度数据库按30分钟录入一次，数据库存储量维持一年以上；可任意选择1~20块炉壁显示对应的时/日平均历史趋势图，可打印日月报表。归档数据处理。包括数据自动/手动导出(excel表格)，按（网络）指定路径自动定时存盘，定时自动整理数据库，保证系统正常运行。指定测量点的仪表在线参数设定（含权限），系统通讯诊断图，可根据生产实际使用要求，对相关画面进行增加或修改(超出软件设计框架的除外)。系统设备选型6.1温度传感器测温传感器采用的是美国进口的数字式温度传感元件，其精度高，抗干扰能力强，测温范围广等特点使得在低温测量系统中用量非常大。其外壳采用不锈钢制成，防水、耐腐蚀，可以在环境恶劣的测温环境下使用。该探头安装简单，拆换方便，可维护性好。技术参数工作电压：DC5V±10%测量精度：±0.06℃测温范围：-25℃～+125通讯线：RVVP3x0.3(环境温度≤70℃或AFP3x0.3(环境温度≤220℃外形尺寸：探头长50mm，外螺纹M16传感器选型：型号测量范围测量误差响应时间ST-W-25℃～+125±0.1℃(+20℃~+651秒6.2总线连接器ST-X接线箱与ST-D保护箱组合，形成双层铁制外壳，坚固耐用，安装简便，并且防雨、防熏蒸、防腐蚀，外观美观大方，接线方便。内部接线端子，采用了进口产品，触点接触良好，接线方便快捷，易于维护。最多可以和10个温度传感器对应连接，有1路输出端子。技术参数端口数量：10通道输入电压：DC5V±10%环境温度：-40℃～+外形尺寸：260x230x90mm6.3温度采集器ST-A温度采集器是整套系统的核心，是连接传感器和系统管理计算机的纽带。它采用先进的现场总线485通讯技术，保证了系统的高速信息交换和数据采集，增强了系统的可靠性。温度采集器使用防水标准的机壳，可适应现场的恶劣环境，密闭性好，防熏蒸。而且温度采集器带有过压、过流、突波、隔离、雷击保护电路。测温传感器通过总线连接器连接到温度采集器，连接电缆长度最长可达100米，每个温度采集器可连接16个温度传感器。技术参数：输入电压：AC220V±20%测温点数：16点通讯方式：485通讯现场总线通讯距离：1800m（无中继）外形尺寸：300x250x120mm采样速率：5点/秒工作温度：-20～+80℃，加自热温控装置后可达（-40～+806.4数据转换器ST-N数据转换器是整套系统数据读入和发出命令的重要设备，是连接采集器和系统管理计算机的纽带。它把485通讯总线数据转换成可以直接对计算机输入输出的RS232数据，有效的架起下位机和上位机之间的桥梁。数据转换器使用防爆标准的机壳，可适应现场的恶劣环境，密闭性好，防熏蒸。LON网线的无中继最大传输距离大于1800米。6.设备安装说明6.1相关设备安装硬件部分的安装首先要确认温度传感器监测点的安装位置，安装传感器固定导管，然后安装温度传感器（或与传感器固定导管安装同步进行），将传感器电缆穿管、固定，接着可安装总线连接器及其保护箱和采集器，最后进行布管、穿线和接线等工作。6.2传感器固定导管安装确认温度传感器安装位置后，根据高炉炉壁监测系统的运行情况，最好选择高炉不生产的时候进行安装：首先要在要安装传感器固定导管的地方对炉壁进行处理，包括去处表面油漆和锈质等；用一个废传感器拧上传感器固定导管，使传感器固定导管顶在管壁上用电焊进行无缝隙焊接，拧下废传感器，将新传感器拧到固定导管使其传感器与炉壁紧密接触。6.3温度传感器安装安装温度传感器过程如下：检查温度传感器表面，确认没有物理损坏；记录温度传感器钢印号；在温度传感器套好O型圈，拧在固定导管内，记录对应的安装位置（如：炉缸1层2号冷却壁），与钢印号对应；整理温度传感器连线（穿线），使线路尽可能避开高温及电磁场干扰较强的区域（如动力电缆、电动机和高压开关等附近）；6.4温度传感器电缆布线安装好的温度传感器用金属软管从传感器的尾部开始做一段距离的保护，将传感器的电缆敷入电缆桥架至总线连接器，并在现场做以固定。6.5总线连接器安装总线连接器过程如下：挑选环境较好（干燥、干扰低、不妨碍工人工作）的地点固定总线连接器保护箱（ST-D）后，打开总线连接器（ST-X）外盖；拔下接线端子，把温度传感器线缆穿入连接器保护箱和分支连接器中；用斜口钳剥去电缆外层胶皮（约50mm长），剪除屏蔽网及填充线，在将线缆中的三根小线剥去绝缘，并露出铜芯线（约7mm长），并顺时针拧紧，按图方式接入端子中，注意一定要用“一”字螺丝刀拧紧螺丝；连接完成所有端子后，需加穿一根与控制器连接的2芯电缆，与端子的联系方式与上面相同；把所有端子插在端子座上，注意不要错位，并压紧到位；14：连ST-A采集器的1#2#3#4#ST-D(1~4)：连8路ST-W温度传感器。整理总线连接器中的电缆，注意不要使屏蔽线的毛刺干扰正常连线；检查所有工序，确认无误后盖上外盖后拧紧螺丝。整理各个总线连接器的与控制器连接的电缆到温度采集器准备安装的位置。6.6传感器总线将总线连接器到智能采集器的传感器总线电缆穿电缆桥架保护至采集器保护箱；6.7温度采集器安装温度采集器过程如下：将智能采集器预安装到保护箱(ST-P)中并做好配线工作；挑选环境较好（干燥、干扰低、不妨碍工人工作）的地点后，焊接保护箱安装支架，固定温度采集器外壳后，打开外盖；将各个分支连接器过来的电缆通过防水接头穿入温度采集器中，拧紧防水接头；将LON网通讯线和交流220V电源线分别通过防水接头穿入温度采集器中，拧紧防水接头；检查线路的正确性，空气开关处于断电位置，特别注意交流220V电源线，确认连接无误后关上温度采集器箱门。6.8数据转换器安装数据转换器过程如下：选定合适位置固定好数据网络转换器机箱；打开箱门，将LON网线和直连串口线穿入箱体内，将电源线穿出箱外；把串口直连线与计算机的COM1口连接固定好；检查线路的正确性，空气开关处于断电位置，特别注意交流220V电源线，确认连接无误后关上数据转换器箱门。6.9系统安装施工6.9.1所需工具设备现场施工所需工具，明细如下：序号工具名称规格型号单位数量备注1组合工具套22电焊机台13手持电钻把14角磨机把15便携式测试仪ST-L8260台16.9.2工程进度表工程实施时间为10~20天。6.9.3安全防护措施工程的安全施工尤为重要，我们在该项目的施工中采取以下措施：现场施工及指导人员如有必要配备一个活性炭口罩以及必要的照明设备（如：头戴式照明灯等）。现场施工及指导人员必须穿工作服和绝缘胶靴、带安全帽，并配备相关的防护器材（如：安全带、安全绳等）。现场安装或调试指导至少二人同在一地，多人交叉和高空作业人员要系安全带，并把携带的大件工具，传递的较大部件系上绳索避免失手落下伤人。专人佩带完好的煤气检测仪，负责及时检测施工现场的煤气含量。严格按照相关安全操作规程要求作业。系统软件高炉炉壁温度数字化智能监控软件（版本V11.0）与本公司的温度采集系统相配套。通过工控计算机的串行接口（RS232），按照安全可靠的传输协议，与现场的数据采集系统进行通讯，获得数据或发送控制命令，数据传输快捷、可靠，错误率低。软件采用先进的ADO(ActiveXDataObject)和ODBC数据库访问技术，可方便的对数据库进行管理，本地数据库采用标准数据库，数据存储安全，数据查询快捷，界面直观，操作简单，数据的处理与分析都是在后台运行。该软件具备如下功能：温度实时采集、显示、存储；各种报警值人工设定；温度高、低实时报警，历史报警查询；温度历史曲线；热流切面分析；历史曲线、热流分析结果打印；系统参数导入和导出；硬件状态监测；开放型数据库，可以为其他系统(如高炉专家系统、MES、ERP等)提供相应数据。高炉测温软件V11.0与本公司的温度采集系统配套，通过计算机的串行接口，与现场的数据采集系统进行通讯，获得数据或发送控制命令；本软件采用先进的数据库访问技术，对本地的数据库进行管理。界面直观，操作简单，数据的处理都是在后台运行。系统最低要求：I5处理器以上，4G内存，500G硬盘空间，1G独立显卡，显示器的分辨率为1024x768以上7.1系统数据源设置本节主要是系统的数据库初始化设置操作，是系统管理员和安装人员必须掌握的内容，操作和维护人员可以忽略此章节。首次运行应用程序之前，需要对数据库进行初始化设置，应用程序才能够正常显示、记录、保存各种温度、温差等数据。为下一步的系统设置工作提供数据库框架。但如果系统没有安装数据库服务器或者数据库服务器的名称错误，系统将提示数据库连接出错。7.2系统初始化设置本节主要是系统的硬件初始化设置和高炉结构框架设置操作，为系统管理员和安装人员必须掌握的内容，操作和维护人员可以忽略此章节。7.3系统维护系统维护主要包括：软件维护以及结合硬件维护。软件维护主要包括：对于工控机的系统维护，即对工控机上面的操作系统以及数据库的维护，操作系统不能随意的删除文件以及一些必要的文件，最好安装必要的杀毒软件。对于使用的光盘或是软盘进行查毒。数据库不能随意的更改路径及数据库中一些已经建立的的文件，包括登录名及密码。最好不要对已经设定好的数据库进行操作，避免出现不必要的问题。根据现场工作环境，工控机需要定期清扫灰尘。系统优点系统分为前端传感器、现场采集、后端数据处理三个层次，采用两级串行总线结构。用485通讯总线分别连接三个层次设备。温度部分为全数字系统，不存在模拟量到数字量的转换，因此测量结果不受现场电磁环境影响，没有数据失真和漂移，数字量设备在较宽的电压范围内不受供电电源波动的影响。具有数据传输快速、准确以及抗干扰强的优点。同时总线结构极大程度上降低了系统布线量，从而减少了由于线路受损造成的系统损坏。整个硬件系统层次分明、简洁，故障率低，便于维护。系统软件界面友好，设计人性化，软件功能完善，可以查看实时数据，报警，历史曲线查询，打印和表格两种形式输出，、数据分析等，以及支持硬件系统诊断，硬件故障报警，此外还支持工业标准数据接口功能，可与其他系统之间进行数据交换，有利于用户资源的共享与合理利用。系统设备清单北京中科创新园高新技术有限公司北京市海淀区北四环西路67号大地科技大厦1601室电话真址：设计及生产组织方案设备制造进度计划：除线缆等工程材料以及其他外购设备外所有我公司自有产品设备全部从成品库存中提取，为现货供应。公司严格按照ISO9001质量管理标准以及公司在ISO9001质量标准基础上指定的质量手册执行质量管理