和隆BCS系统与青钢控制系统之间的无扰切换

陈玉敏

摘 要：介绍北京和隆优化控制技术有限公司的高炉热风炉通用优化控制技术（BCS）与青钢4#炉控制系统之间无扰切换的实现方法和应用效果。

关键词：OPC；BCS；PLC；IFIX

1 引言

青岛银钢炼铁有限公司4#高炉有效容积为500M3，投产于2002年8月，控制系统下层采用施耐德公司的PLC系统，上层采用的GE公司的IFIX4.5，主要的优化实现靠得是人工手动经验值调节，效果不是十分理想。随着青钢技术的进步，高炉的利用系数也不断提高，为了更好提高高炉的燃烧效率，响应国家节能减排的号召，青钢于2011年引进了北京和隆优化控制技术有限公司的高炉热风炉通用优化控制技术BCS。

2 BCS简介

北京和隆优化控制技术有限公司的高炉热风炉通用优化控制技术BCS是 对高炉的热风炉来说，它的作用是安全平稳地给高炉提供尽可能高温的热风，降低高炉的焦炭用量，达到节能降耗的目的。其自动控制的内容有两个：一是安全地自动换炉，二是经济地自动烧炉。

3 系统解决方案

虽然和隆公司的高炉热风炉燃烧优化控制系统BCS和青钢现有运行的施耐德的昆腾系列PLC系统是两套各自独立的控制系统，但BCS系统由于没有单独的数据采集单元，需要从PLC系统获取所有的运行数据，以便于后期分析优化。同时整个系统的控制权需要在手动和BCS之间进行切换，因此只需要在上层控制IFIX4.5中加入数据交换和无扰切换即可。由于IFIX4.5自带OPC（OLE for Process Control， 用于过程控制的OLE），而和隆的BCS系统也带有OPC。因此通过OPC这个实现二者之间的实时，高速数据交换，也实现BCS与PLC之间控制的无扰切换。

3.1 硬件实现

将BCS的操作站和IFIX的上位机，通过交换机和网络配置建立物理上的关联。

3.2 软件实现

首先，在IFIX操作员站上配置DCOM，使和隆的BCS具有对本计算机数据具有访问权限，并对相应的采集数据进行沟通，主要是使一些实时数据能在BCS的操作站上显示，并形成历史数据，从而方便进行数据分析优化。

其次，对IFIX上位机进行组态修改，设置切换界面，并将一些控制点的控制权限设置切换功能，同时为保证系统安全，建立联锁控制。

当BCS与IFIX之间通讯正常时，可以进行BCS与PLC之间的控制切换。如果PLC控制，则BCS系统需要读出opc server中PLC的各个输出阀位，并回写到各个输出变量中，以达到无扰切换功能。也就是说，需要BCS系统自己实现对PLC控制时的输出值跟随；如果BCS控制，BCS系统将输出值写到各个输出变量中即可，IFIX中自动实现BCS控制时的状态跟随。

BCS与IFIX之间通讯中断后，系统将自动切到PLC控制，在BCS控制中，IFIX的设定值将自动跟踪BCS给定值，这些都是通过IFIX中的调度来实现。调度程序是自动运行，确保了通讯中断后的及时切换，以及BCS控制时PLC的手动设定值自动跟踪BCS的输出值，实现了二者之间的无扰切换。

此外，由于控制回路的BCS/PLC标志位，是在SIM驱动器中建的虚拟点。重启ifix后，SIM驱动器不会保存原来的值，统一用0初始化。

最后，将所有相关的数据点进行关联，并测试，确保切换的正常进行，以及系统的安全可靠，再根据收集一定时间的数据，调试出最优的控制策略，从而实现BCS对于高炉热风炉的优化控制。

4 运行效果

经过多次实验测试，和隆公司的BCS和PLC之间能够进行无扰切换，同时数据积累后得出的优化方案，在经过数据分析后，也取得一定的效果，提高了燃烧效率，起到了节能减排的效果。

5 存在的问题

⑴由于BCS的投入需要稳定的工况环境，因此在初始开炉或换炉的时候需要退出BCS，待系统稳定运行后方可投入，若有突发事故也会自动切出BCS控制，因此BCS控制的时间限制较多。

⑵操作员站如果重启，系统将自动退回到PLC控制，操作人员需要重新将BCS投入，而且一旦仪表数据不准确，也需要操作人员手动干预优化参数，给操作增加了一些难度。

⑶通讯判断时，时间间隔有些大，如果设置时间短了，容易造成误判断通讯中断，如果设置时间长了，容易影响系统的安全性，且多个回路同时切换，操作周期长。

6 总结

通过IFIX4.5中OPC的灵活应用和程序的有效修改，基本实现了BCS与PLC之间的数据通讯和无扰切换，虽然这样的方式有些许不足之处，但由于数据不直接对PLC系统进行操作，极大地保证了原有系统的安全稳定，在工况稳定的情况下，BCS的应用，又对工业生产的节能减排取得了显著效果。

[参考文献]

[1]于现军，魏金辉，周春林.自寻优算法在高炉热风炉燃烧系统中的应用.世界仪表与自动化，2003.

[2]陶峥，陈曾汉.基于OPC及工业以太网的iFIX与PLC的通信.计算机工程与设计，2009（8）.

[3]0PCFoundation.OLEforProcess Control Data Access Stand a Version1.OM，1997.