[发明专利]一种基于现场总线元件的脱碳炉信息系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于现场总线元件的脱碳炉信息系统，它包括人机接口单元(1)、数据处理单元(2)、通讯单元(3)、位于现场的检测元件(4)和控制元件(5)，所述的人机接口单元(1)、数据处理单元(2)、通讯单元(3)依次连接，其特征在于：

所述的通讯单元(3)通过现场总线用T型连接器连接到位于现场的检测元件(4)和控制元件(5)，将来自检测元件(4)的检测数据传输至数据处理单元(2)，并将经数据处理单元(2)运算后的控制数据传输至控制元件(5)；

所述的检测元件(4)包括温度传感器(6)、压力传感器(7)、流量传感器(8)和位置传感器(9)，所述的控制元件(5)包括阀门控制单元(10)、加料控制单元(11)、氧枪提升单元(12)，现场总线的检测元件(4)和现场总线的控制元件(5)直接连接到通讯单元(3)。

2.根据权利要求1所述的一种基于现场总线元件的脱碳炉信息系统，其特征在于，所述的数据处理单元(2)包括中央处理器CPU、数据存储器、网络接口、控制与管理数学模型；

所述的控制与管理数学模型具有现场测控处理数据与总线元件设备数据管理的功能；所述的数据处理单元(2)对现场测控数据进行分析、比较、逻辑判断，产生自动控制指令，同时，数据处理单元(2)对来自现场总线型元件的设备的自身健康状态信号进行分析、判断，完成设备的状态管理、故障预报、预维护提醒功能，基于设备状态数据，数据处理单元(2)发出现场总线元件的自我管理允许或禁止标志，当所述的中央处理器CPU故障时，将控制权交给现场的控制元件(5)，由控制元件(5)根据检测元件(4)的测量数据进行现场独立回路控制，所述的中央处理器CPU恢复正常状态后，将控制权收回，由数据处理单元(2)继续发出控制信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于现场总线元件的脱碳炉信息系统，其特征在于，所述的数据处理单元(2)采用冗余中央处理器和冗余电源。

4.根据权利要求1所述的一种基于现场总线元件的脱碳炉信息系统，其特征在于，所述的现场总线采用Profibus-DP/PA现场总线系统，它包含通讯和供电功能，在传输数据的同时，向各现场检测元件(4)和控制元件(5)提供工作电源。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于现场总线元件的脱碳炉信息系统，其特征在于，所述的通讯单元(3)采用网络连接器LINK和网络耦合器实现与所述的位于现场的检测元件(4)和控制元件(5)进行通信。

6.根据权利要求2或3所述的一种基于现场总线元件的脱碳炉信息系统，其特征在于，所述的位于现场的检测元件(4)和控制元件(5)具有数据传输功能，采用直接通信的方式，具有故障自诊断功能，可进行检测元件(4)和控制元件(5)之间的通信及与通讯单元(3)的通信，并集成PID控制功能。

7.采用权利要求2所述的一种基于现场总线元件的脱碳炉信息系统的控制方法，其步骤如下：

(a)现场的检测元件(4)实时采集脱碳炉吹氧氧气压力系统信号、氧气流量系统信号、氧枪冷却水系统流量信号、温度信号、位置信号，并经通讯单元(3)和数据处理单元(2)处理后传输到人机接口单元(1)进行显示、操作和预警；

(b)数据处理单元(2)接收检测元件(4)采集的数据，进行运算、比较、逻辑判断，产生氧气压力调节信号、氧气流量调节信号、氧枪冷却水流量调节信号、温度调节信号、位置调节信号、报警联锁信号；

(c)现场总线的控制元件(5)接收来自数据处理单元(2)的信号，对流程设备进行实时控制：底吹系统控制元件通过调节氩气阀门开度，调整钢水的成分；顶吹氧气系统控制元件通过调节氧气阀门开度，调整吹氧强度和脱碳量；脱碳炉和氧枪冷却水系统控制元件调节供水阀门开度，通过调整冷却水量完成对设备的保护；

(d)现场总线的检测元件(4)和现场总线的控制元件(5)完成检测和控制的同时，通过自身的自诊断功能，将状态信息和故障预诊断信息经通讯单元(3)和数据处理单元(2)处理后传输到人机接口单元(1)；

(e)数据处理单元(2)的控制与管理数学模型具有现场测控数据处理功能与总线元件设备数据管理功能，数据处理单元(2)的控制模型对现场测控数据进行分析、比较、逻辑判断，产生自动控制指令，同时，管理模型对来自现场总线型元件的设备自身健康状态信号进行分析、判断，完成设备的状态管理、故障预报、预维护提醒功能。

8.根据权利要求1所述的一种基于现场总线元件的脱碳炉信息系统的控制方法，其特征在于，在步骤(e)中，基于设备状态数据，数据处理单元(2)发出现场总线型元件的自我管理允许或禁止标志，当所述的中央处理器故障时，将控制权交给现场的控制元件(5)，由控制元件(5)根据检测元件(4)的测量数据进行现场独立回路PID控制，所述的中央处理器恢复正常状态后，将控制权收回，由数据处理单元(2)继续发出控制信号。