一、 綜述
　　我國大部分氮肥廠都用煤為原料，固定床間歇轉(zhuǎn)化制取半水煤氣的工藝，從80年代末開始，造氣爐微機(jī)油壓控制技術(shù)開始應(yīng)用于造氣爐的控制中，直到全面取代原自動(dòng)機(jī)及水壓系統(tǒng)，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(jī)。由于PLC簡單實(shí)用且可靠性較高，因此受到廠家的普遍歡迎。但隨著技術(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(tǒng)性，專家性。此時(shí)，PLC的局限性就暴露出來。PLC的特點(diǎn)是處理開關(guān)量能力非常強(qiáng)，但處理模擬量能力很弱，計(jì)算處理能力差。因此，當(dāng)對(duì)造氣爐采用優(yōu)化控制，對(duì)造氣工段采用系統(tǒng)管理時(shí)，就有必要對(duì)目前這種控制模式進(jìn)行改進(jìn)。
我公司以前開發(fā)出造氣爐計(jì)算機(jī)兩級(jí)分布式控制系統(tǒng)，即第1級(jí)由PLC，控制器，數(shù)采器等組成。第2級(jí)為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)通過RS－422或RS－485等通訊的方式，將兩級(jí)連接起來，這種模式簡單方便，費(fèi)用較低，但因無硬件冗余等措施，整套系統(tǒng)可靠性較差。造氣爐的優(yōu)化控制只能由第2級(jí)來完成，無法由PLC實(shí)現(xiàn)。且無法取消操作室中的儀表盤。因此，這種控制模式實(shí)際上也是一種過渡方式。
目前，更為先進(jìn)的DCS早已在我國應(yīng)用普及，其先進(jìn)可靠的冗余技術(shù)，簡單方便的組態(tài)及控制軟件，豐富多彩的畫面顯示，高度的系統(tǒng)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(yīng)用實(shí)例卻很少。其中最關(guān)鍵的問題在于，大家已經(jīng)接受了單機(jī)單爐這種控制模式，而要將多臺(tái)爐子放到DCS上集中控制，其可靠性行嗎？
　　DCS在我國的應(yīng)用時(shí)間大概已有30年了，數(shù)量達(dá)到幾千套，近幾年來國產(chǎn)DCS的推廣應(yīng)用也非常迅猛，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，也達(dá)到了上千套。DCS長期可靠穩(wěn)定的運(yùn)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(yīng)用
    目前，我們公司已經(jīng)成功地將DCS應(yīng)用于造氣爐的控制上，且完成了爐況檢測(cè)及優(yōu)化控制軟件包的開發(fā)應(yīng)用。此套系統(tǒng)已成功在福建永安智勝化工廠﹑甘肅白銀銀光聚銀公司等廠投運(yùn)，在穩(wěn)定爐況及節(jié)能降耗方面都有明顯效果。
下面將此套系統(tǒng)做一個(gè)簡單介紹：
1、 造氣爐DCS控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)圖：

系統(tǒng)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(jī)柜構(gòu)成,控制站主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、控制站供電電源均實(shí)現(xiàn)1：1熱冗余，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)直接進(jìn)入過程控制站，通過冗余的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)與操作站相連，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)過程的整體監(jiān)控。在操作站上增加1個(gè)以太網(wǎng)卡及OPC數(shù)據(jù)接口軟件，就可將DCS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)方便地傳送給MIS網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)全廠綜合集成自動(dòng)化。
2、系統(tǒng)主要功能
（1）、輔助控制機(jī)柜

（1.1）造氣爐緊急事故處理
每一臺(tái)爐設(shè)置一個(gè)緊急停車硬開關(guān)，爐子出事故時(shí)，按此開關(guān)使該爐子處于安全停車狀態(tài)。
（1.2）造氣爐閥門硬手動(dòng)控制
系統(tǒng)為每一臺(tái)爐各個(gè)閥門設(shè)置一個(gè)手動(dòng)控制開關(guān)。當(dāng)爐子處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，各閥門的手動(dòng)開關(guān)可以控制閥門的開與關(guān)，以便于閥門的維護(hù)和檢修。
（2）、造氣爐程序控制
本系統(tǒng)運(yùn)用DCS系統(tǒng)提供的梯形圖組態(tài)方式實(shí)現(xiàn)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(duì)功能。
（3）、閥位檢測(cè)和安全聯(lián)鎖控制
根據(jù)工藝要求，可對(duì)每一臺(tái)爐重要閥門進(jìn)行閥位檢測(cè)。一些閥實(shí)現(xiàn)開不到位檢測(cè)，一些閥實(shí)現(xiàn)關(guān)不到位檢測(cè)。閥動(dòng)作不到位時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，同時(shí)可根據(jù)工藝要求進(jìn)行安全聯(lián)鎖控制。
（4）、回路控制
可實(shí)現(xiàn)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
由于沒有蒸汽分解率在線測(cè)試議，無法對(duì)蒸汽量進(jìn)行閉環(huán)控制，但根據(jù)上、下行溫度以及人工經(jīng)驗(yàn)，可以做到蒸汽量的開環(huán)控制，即使入爐蒸汽調(diào)節(jié)閥按照一定的比例遞減，既節(jié)約蒸汽，又可使?fàn)t子負(fù)荷長期穩(wěn)定。
（6）氫氮比的控制
利用先進(jìn)控制策略，實(shí)現(xiàn)恒氫或氫氮比的控制，合格率達(dá)90％以上。
（7）爐況優(yōu)化控制系統(tǒng)
（7.1）吹風(fēng)時(shí)間以及上、下吹時(shí)間控制
利用計(jì)算得出的優(yōu)化參數(shù)吹風(fēng)負(fù)荷系數(shù)、上下吹比例系數(shù)實(shí)時(shí)控制吹風(fēng)時(shí)間及上、下吹時(shí)間。
（7.2）爐條機(jī)轉(zhuǎn)速的控制
利用計(jì)算得出的爐條負(fù)荷系數(shù)實(shí)時(shí)控制爐條機(jī)的轉(zhuǎn)速。 
三、 DCS主要管理功能
1．保存每時(shí)刻閥門動(dòng)作，閥位檢測(cè)及各個(gè)階段時(shí)間的修改，各個(gè)控制參數(shù)的修改。
2． 設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)的工藝流程圖顯示車間的狀況及操作。
3． 監(jiān)督、記錄所有的報(bào)警。
4． 所有數(shù)據(jù)的歷史及實(shí)時(shí)曲線。
5． 隨機(jī)、實(shí)時(shí)的報(bào)表打印。
6． 所有數(shù)據(jù)均可保存一年。
四、結(jié)語
　　我們認(rèn)為，利用DCS進(jìn)行造氣爐的優(yōu)化控制、系統(tǒng)管理，是深挖造氣潛能，使造氣控制系統(tǒng)升級(jí)換代，實(shí)現(xiàn)管控一體化的最好選擇。