一、 綜述
我國大部分氮肥廠(chǎng)都用煤為原料，固定床間歇轉化制取半水煤氣的工藝，從80年代末開(kāi)始，造氣爐微機油壓控制技術(shù)開(kāi)始應用于造氣爐的控制中，直到全面取代原自動(dòng)機及水壓系統，在技術(shù)上是一個(gè)突破性的進(jìn)步。
造氣爐基本上都是采用PLC做為控制器，且采用單爐單機。由于PLC簡(jiǎn)單實(shí)用且可靠性較高，因此受到廠(chǎng)家的普遍歡迎。但隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，造氣爐的控制及造氣工段的管理由粗放型逐步變成系統性，專(zhuān)家性。此時(shí)，PLC的局限性就暴露出來(lái)。PLC的特點(diǎn)是處理開(kāi)關(guān)量能力非常強，但處理模擬量能力很弱，計算處理能力差。因此，當對造氣爐采用優(yōu)化控制，對造氣工段采用系統管理時(shí)，就有必要對目前這種控制模式進(jìn)行改進(jìn)。
我公司以前開(kāi)發(fā)出造氣爐計算機兩級分布式控制系統，即第1級由PLC，控制器，數采器等組成。第2級為工業(yè)控制計算機。系統通過(guò)RS－422或RS－485等通訊的方式，將兩級連接起來(lái)，這種模式簡(jiǎn)單方便，費用較低，但因無(wú)硬件冗余等措施，整套系統可靠性較差。造氣爐的優(yōu)化控制只能由第2級來(lái)完成，無(wú)法由PLC實(shí)現。且無(wú)法取消操作室中的儀表盤(pán)。因此，這種控制模式實(shí)際上也是一種過(guò)渡方式。
目前，更為先進(jìn)的DCS早已在我國應用普及，其先進(jìn)可靠的冗余技術(shù)，簡(jiǎn)單方便的組態(tài)及控制軟件，豐富多彩的畫(huà)面顯示，高度的系統可靠性，方便實(shí)用的操作特點(diǎn)，使其推廣的速度非常快。但DCS在造氣爐上的應用實(shí)例卻很少。其中最關(guān)鍵的問(wèn)題在于，大家已經(jīng)接受了單機單爐這種控制模式，而要將多臺爐子放到DCS上集中控制，其可靠性行嗎？
DCS在我國的應用時(shí)間大概已有30年了，數量達到幾千套，近幾年來(lái)國產(chǎn)DCS的推廣應用也非常迅猛，據不完全統計，也達到了上千套。DCS長(cháng)期可靠穩定的運行，為在造氣爐使用DCS提供了很好的范例。
二、 DCS在造氣爐上的應用
目前，我們公司已經(jīng)成功地將DCS應用于造氣爐的控制上，且完成了爐況檢測及優(yōu)化控制軟件包的開(kāi)發(fā)應用。此套系統已成功在福建永安智勝化工廠(chǎng)﹑甘肅白銀銀光聚銀公司等廠(chǎng)投運，在穩定爐況及節能降耗方面都有明顯效果。
下面將此套系統做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹：
1、 造氣爐DCS控制系統結構
結構圖： 
系統由一個(gè)控制站，二個(gè)操作站（其中一個(gè)兼工程師站），一個(gè)輔助控制機柜構成,控制站主控制卡、數據轉發(fā)卡、控制站供電電源均實(shí)現1：1熱冗余，現場(chǎng)信號直接進(jìn)入過(guò)程控制站，通過(guò)冗余的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò )與操作站相連，實(shí)現了對生產(chǎn)過(guò)程的整體監控。在操作站上增加1個(gè)以太網(wǎng)卡及OPC數據接口軟件，就可將DCS實(shí)時(shí)數據方便地傳送給MIS網(wǎng)，從而實(shí)現全廠(chǎng)綜合集成自動(dòng)化。
2、系統主要功能
（1）、輔助控制機柜
（1.1）造氣爐緊急事故處理
每一臺爐設置一個(gè)緊急停車(chē)硬開(kāi)關(guān)，爐子出事故時(shí)，按此開(kāi)關(guān)使該爐子處于安全停車(chē)狀態(tài)。
（1.2）造氣爐閥門(mén)硬手動(dòng)控制
系統為每一臺爐各個(gè)閥門(mén)設置一個(gè)手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)。當爐子處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，各閥門(mén)的手動(dòng)開(kāi)關(guān)可以控制閥門(mén)的開(kāi)與關(guān)，以便于閥門(mén)的維護和檢修。
（2）、造氣爐程序控制
本系統運用DCS系統提供的梯形圖組態(tài)方式實(shí)現造氣爐的時(shí)序控制，惰性氣體制備控制及吹風(fēng)自動(dòng)排隊功能。
（3）、閥位檢測和安全聯(lián)鎖控制
根據工藝要求，可對每一臺爐重要閥門(mén)進(jìn)行閥位檢測。一些閥實(shí)現開(kāi)不到位檢測，一些閥實(shí)現關(guān)不到位檢測。閥動(dòng)作不到位時(shí)，系統報警，同時(shí)可根據工藝要求進(jìn)行安全聯(lián)鎖控制。
（4）、回路控制
可實(shí)現汽包液位、蒸汽總管壓力靜態(tài)前饋等PID控制。
（5）、入爐蒸汽流量的控制
由于沒(méi)有蒸汽分解率在線(xiàn)測試議，無(wú)法對蒸汽量進(jìn)行閉環(huán)控制，但根據上、下行溫度以及人工經(jīng)驗，可以做到蒸汽量的開(kāi)環(huán)控制，即使入爐蒸汽調節閥按照一定的比例遞減，既節約蒸汽，又可使爐子負荷長(cháng)期穩定。
（6）氫氮比的控制
利用先進(jìn)控制策略，實(shí)現恒氫或氫氮比的控制，合格率達90％以上。
（7）爐況優(yōu)化控制系統
（7.1）吹風(fēng)時(shí)間以及上、下吹時(shí)間控制
利用計算得出的優(yōu)化參數吹風(fēng)負荷系數、上下吹比例系數實(shí)時(shí)控制吹風(fēng)時(shí)間及上、下吹時(shí)間。
（7.2）爐條機轉速的控制
利用計算得出的爐條負荷系數實(shí)時(shí)控制爐條機的轉速。
三、 DCS主要管理功能
1．保存每時(shí)刻閥門(mén)動(dòng)作，閥位檢測及各個(gè)階段時(shí)間的修改，各個(gè)控制參數的修改。
2． 設計動(dòng)態(tài)的工藝流程圖顯示車(chē)間的狀況及操作。
3． 監督、記錄所有的報警。
4． 所有數據的歷史及實(shí)時(shí)曲線(xiàn)。
5． 隨機、實(shí)時(shí)的報表打印。
6． 所有數據均可保存一年。
四、結語(yǔ)
我們認為，利用DCS進(jìn)行造氣爐的優(yōu)化控制、系統管理，是深挖造氣潛能，使造氣控制系統升級換代，實(shí)現管控一體化的最好選擇。