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1、自動(dòng)控制系統(tǒng)簡介

1.1、控制對(duì)象：脈沖閥、提升閥、卸灰閥、輸灰絞龍、空氣炮、冷風(fēng)閥、風(fēng)機(jī)等；

1.2、監(jiān)測對(duì)象：進(jìn)風(fēng)溫度、出風(fēng)溫度、進(jìn)出口壓差、料位、風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)；

1.3、控制方法

1.3.1、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制 對(duì)于控制點(diǎn)在100點(diǎn)以下的系統(tǒng)，常采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制的方法進(jìn)行控制，即控制器（PLC或矩陣式控制儀）的輸出點(diǎn)與控制輸出點(diǎn)意義對(duì)應(yīng)；

1.3.2、矩陣控制 對(duì)于對(duì)于控制點(diǎn)在100點(diǎn)以上的系統(tǒng)，常采用矩陣控制，即將控制的脈沖閥或脈沖閥+提升閥進(jìn)行分組，利用組數(shù)與組成員的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)選通控制，該種方法也稱之為矩陣控制；

1.3.3、PLC+脈沖控制儀控制大型除塵器在要求低成本高可靠性時(shí)可采用該法。該法采用一臺(tái)小型PLC來協(xié)調(diào)除塵器各單元的控制序列，各單元的采用 一臺(tái)帶遠(yuǎn)程開機(jī)信號(hào)的脈沖控制儀進(jìn)行控制，該方法既實(shí)現(xiàn)了PLC與遠(yuǎn)程DCS或上位機(jī)的通訊，又實(shí)現(xiàn)了低成本的控制需求，由于采用了性能優(yōu)良的脈沖控制 儀，控制可靠性沒有降低。

1.3.4、潛合通過大量的工程實(shí)踐，提出了一種主PLC+室控制終端的控制方法。即每個(gè)室一個(gè)室控制終端，該終端負(fù)責(zé)本室脈沖閥和提升閥的控制，所有的室控制終端通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)與主PLC連接，通過上位計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)除塵器室控制終端的控制。

2、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成

除塵自動(dòng)控制系統(tǒng)共分三大部分，分別由現(xiàn)場級(jí)（檢測儀表、傳感器和執(zhí)行裝置），基礎(chǔ)自動(dòng)化（PLC）和上位機(jī)組成。系統(tǒng)組態(tài)如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)組態(tài)圖

現(xiàn)場儀表主要檢測工藝過程參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，PLC及分布式I/O通過數(shù)據(jù)掃描采集信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后根據(jù)控制要求向現(xiàn)場執(zhí)行裝置發(fā)出控制信 號(hào)，完成控制功能。上位機(jī)一方面接收PLC的輸入信號(hào)，另一方面根據(jù)控制要求向PLC發(fā)出控制指令，對(duì)工藝過程實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，同時(shí)實(shí)現(xiàn)過程數(shù)據(jù)管理功能。

2.1 現(xiàn)場級(jí)

該系統(tǒng)中需要檢測的工藝參數(shù)較多，包括溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)等等，其中參與控制的主要參數(shù)有風(fēng)門閥入口溫度，野風(fēng)閥前煙氣溫度，除塵器差 壓等，另外還有一些設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，主要是監(jiān)視和報(bào)警作用。系統(tǒng)工藝控制流程圖如圖2所示。系統(tǒng)根據(jù)檢測到的工藝狀態(tài)參數(shù)以及電爐工況模式，通過PLC 或現(xiàn)場操作箱對(duì)現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)控制，如控制滑套、風(fēng)門閥、二次閥、野風(fēng)閥等的開度，控制主風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)組的轉(zhuǎn)速以及除塵器清灰等動(dòng)作。

圖2 除塵系統(tǒng)工藝控制流程圖

2.2 基礎(chǔ)自動(dòng)化

該系統(tǒng)共有數(shù)字量信號(hào)180多個(gè)，模擬量信號(hào)30多個(gè)，采用西門子SIMATIC S7-300可編程控制器（CPU315—2DP），由于現(xiàn)場信號(hào)比較分散，并且有些信號(hào)距離主站PLC柜較遠(yuǎn)，故現(xiàn)場另設(shè)一個(gè)分布式I/O站，通過Profibus—DP總線與主站進(jìn)行通訊，系統(tǒng)PLC硬件配置如圖3所示。

圖3 PLC 硬件配置圖

軟件部分采用西門子STEP7 編程軟件，模塊化編程。系統(tǒng)主要控制過程有以下方面：

（1）主風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)控制：

根據(jù)電爐冶煉工況模式的不同，控制風(fēng)門閥和二次閥的開度，調(diào)節(jié)系統(tǒng)風(fēng)量。同時(shí)通過液力偶合器調(diào)節(jié)主風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到節(jié)能降耗的效果。

（2）滑套控制

根據(jù)增壓風(fēng)機(jī)風(fēng)門閥前的煙氣溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)滑套的開度，以控制直排系統(tǒng)風(fēng)量和煙氣溫度，保護(hù)增壓風(fēng)機(jī)風(fēng)門閥葉輪。

（3）野風(fēng)閥控制

根據(jù)野風(fēng)閥前煙氣溫度，控制野風(fēng)閥的開關(guān)，從而控制進(jìn)入除塵器的煙氣溫度，保護(hù)除塵器布袋不被高溫?zé)焿m燒壞。

（4）除塵器清灰控制

除塵器清灰系統(tǒng)分為定時(shí)和差壓控制清灰兩種，正常情況下，按照一定的時(shí)間間隔依次對(duì)除塵器各倉進(jìn)行離線清灰。如果除塵器差壓過大時(shí)，則系統(tǒng)自動(dòng)縮短離線清灰間隔時(shí)間，以加快清灰速度。

（5）反吹氣源控制

由于進(jìn)入布袋的煙塵溫度較高，為防止脈沖反吹時(shí)冷空氣遇熱凝露，使布袋擰結(jié)。需對(duì)氣源進(jìn)行凈化和加熱，使反吹氣體保持在合適的溫度范圍內(nèi)。

2. 3 上位機(jī)

系統(tǒng)上位機(jī)采用的是研華工控機(jī)，通過工業(yè)以太網(wǎng)與PLC進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，通訊介質(zhì)采用光纖，由網(wǎng)卡、交換機(jī)、光電轉(zhuǎn)換模塊、及PLC通訊模塊組成。 同時(shí)，該系統(tǒng)可與車間內(nèi)其它工藝控制過程聯(lián)網(wǎng)，組成二級(jí)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理。畫面監(jiān)控采用西門子WINCC組態(tài)軟件編程，界面友好，操作人員通過HMI可 監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過程，并具有數(shù)據(jù)管理，報(bào)警和打印功能。

3 系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)安裝完成后進(jìn)行了調(diào)試，調(diào)試分冷調(diào)試和熱調(diào)試。冷調(diào)試是在無負(fù)荷條件下進(jìn)行的，熱調(diào)試是系統(tǒng)通過冷調(diào)后，在有負(fù)荷條件下進(jìn)行的。整個(gè)調(diào)試過程硬件部分和軟件部分同時(shí)進(jìn)行。

3.1 冷調(diào)試

冷調(diào)分單體調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試。單體調(diào)試是指對(duì)單個(gè)設(shè)備的運(yùn)行調(diào)試，是系統(tǒng)調(diào)試的基礎(chǔ)。包括所有的傳感器元件、檢測儀表輸出、顯示是否正常，參數(shù)調(diào)整 是否正確，電機(jī)、液力偶合器、風(fēng)機(jī)、閥門等執(zhí)行裝置，啟動(dòng)、運(yùn)行狀態(tài)是否正常。在PLC程序和HMI上監(jiān)控它們的運(yùn)行，出現(xiàn)問題及時(shí)排除，為下一步系統(tǒng)聯(lián) 調(diào)做好準(zhǔn)備。系統(tǒng)調(diào)試是在單體調(diào)試結(jié)束后，所有設(shè)備運(yùn)行正常的條件下，對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行的調(diào)試。包括系統(tǒng)中所有控制、聯(lián)鎖條件的調(diào)試，PLC控制程序的 調(diào)試及HMI監(jiān)控程序的調(diào)試等。

3.2 熱調(diào)試

在系統(tǒng)冷調(diào)試結(jié)束后，進(jìn)入熱調(diào)試階段，熱調(diào)試是在帶負(fù)荷的工況條件下，完成系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控的調(diào)試。包括系統(tǒng)中一些重要的控制參數(shù)的調(diào)整。比如在不同 的電爐工況下，直排系統(tǒng)和屋頂罩的風(fēng)量是不同的，理論值和實(shí)際值總會(huì)有些差異，這就需要在實(shí)際生產(chǎn)工況下調(diào)整增壓風(fēng)機(jī)和主風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其既滿足排塵的要 求，又節(jié)省能源。

4 結(jié)論

該系統(tǒng)具有除塵效果良好，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。電爐正常運(yùn)行的情況下，可不需人工干預(yù)，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，與以前的除塵系統(tǒng)相比優(yōu)勢 十分明顯。實(shí)踐表明，該系統(tǒng)的投入運(yùn)行，徹底改善了電爐煉鋼對(duì)環(huán)境造成的污染，提高了生產(chǎn)技術(shù)水平，降低了能源消耗，收到很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。