楊道坤

摘 要：本文主要介紹了高爐自動控制系統(tǒng)中高爐本體、上料系統(tǒng)、槽上系統(tǒng)的邏輯控制功能，以及該系統(tǒng)的技術(shù)特點。該控制系統(tǒng)自動化控制范圍廣，自動化程度高，采用了大量新技術(shù)和一些先進(jìn)的控制算法，實施效果好，經(jīng)濟(jì)效益高、推廣應(yīng)用價值巨大。

關(guān)鍵詞：高爐自動化控制研究

煉鐵廠高爐采用計算機(jī)對主要工藝生產(chǎn)線實現(xiàn)綜合自動控制，系統(tǒng)為兩級計算機(jī)結(jié)構(gòu)，監(jiān)控層為上位監(jiān)控站系統(tǒng)和基礎(chǔ)控制層為電控系統(tǒng)和儀控系統(tǒng)設(shè)置為三電一體化（EIC）控制系統(tǒng)，統(tǒng)一由PLC完成高爐自礦槽、主卷揚(yáng)上料到本體、熱風(fēng)爐、粗煤氣處理及煤氣凈化系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)等各子系統(tǒng)設(shè)備級監(jiān)控與管理，六套系統(tǒng)采用以太環(huán)網(wǎng)通信，同時為不同的數(shù)據(jù)安全性，嵌套MB+網(wǎng)絡(luò)，從而在高爐主控室實現(xiàn)了整個高爐的設(shè)備及生產(chǎn)過程的全過程綜合監(jiān)控，同時數(shù)據(jù)環(huán)可以遠(yuǎn)傳到骨干網(wǎng)。本文主要論述了煉鐵廠高爐自動化控制的結(jié)構(gòu)與特點。

一、系統(tǒng)主要功能

隨著工業(yè)的發(fā)展，高爐的運(yùn)用愈來愈滲透進(jìn)多個行業(yè)。但是在高爐產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益.應(yīng)用多套PLC組成高爐控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法和功能特點，以及多座高爐控制系統(tǒng)進(jìn)行兩級聯(lián)網(wǎng)通訊，實現(xiàn)過程控制和生產(chǎn)管理自動化。實際應(yīng)用表明，系統(tǒng)整體設(shè)計合理，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，滿足了高爐生產(chǎn)要求并取得很好的效益。主體工藝系統(tǒng)采用三電（電氣，儀表，計算機(jī)）控制一體化程度較高的分布式控制系統(tǒng)進(jìn)行集中控制、監(jiān)視和操作，主要的輔助工藝系統(tǒng)則視工藝過程控制的難易程度，選用獨立的PLC（DCS）或繼電器（模擬儀表）系統(tǒng)進(jìn)行控制、監(jiān)視和操作。主體工藝自動控制系統(tǒng)與輔助工藝PLC（DCS）或繼電器（模擬儀表）系統(tǒng)之間通過數(shù)據(jù)通信接口或I/O模件接線方式進(jìn)行通信。

（一）機(jī)群系統(tǒng)控制

采用光纖以太環(huán)網(wǎng)同時為不同的數(shù)據(jù)安全性，嵌套MB+網(wǎng)絡(luò)。上位監(jiān)視系統(tǒng)采用對等模式，每一個系統(tǒng)都已有兩臺相同監(jiān)控機(jī)，相互獨立，互為備用。現(xiàn)場控制站由QUANTUM系列PLC組成，和監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對現(xiàn)場的設(shè)備控制，數(shù)據(jù)的處理。

（二）高爐本體控制系統(tǒng)

煉鐵廠高爐自動控制系統(tǒng)包括四部分分別是上料和爐頂自動控制系統(tǒng)、高爐本體自動控制系統(tǒng)、熱風(fēng)爐自動控制系統(tǒng)和布袋除塵自動控制系統(tǒng)。每套系統(tǒng)都包括操作級和過程級操作級包括傳統(tǒng)控制功能如操作與監(jiān)視、歸檔與信息記錄、趨勢與報警、回路與邏輯控制功能等為便于管理所有功能都可在相應(yīng)過程站中執(zhí)行。做為過程級是由一個或幾個過程站組成每個過程站都由主PLC及各種I/O模塊組成。

（三）槽下控制系統(tǒng)

槽下自控關(guān)鍵部分有料單的分解、處方的運(yùn)行及主卷揚(yáng)的自動控制。在料單的分解、運(yùn)行中及處方的運(yùn)行中大量運(yùn)用了順序功能塊圖SFC對料單進(jìn)行初始設(shè)定并對所送料單的裝序進(jìn)行判斷對裝法中的焦、礦位置、個數(shù)進(jìn)行判定為篩料、放料工作打下基礎(chǔ)。

（四）爐頂控制系統(tǒng)

受料斗接受由卷揚(yáng)小車送來的原料下口有一個柱塞閥。柱塞閥、上密封閥、放散閥都在關(guān)閉位置受料斗中的料不“滿”時允許小車上行送料料斗“滿”后依次打開上密封閥、柱塞閥向料罐裝料。料罐儲存爐料可容納一批礦或一批焦。在料罐上口安有上密封閥可在料倉漏料入爐時密封住爐內(nèi)煤氣。料倉下口有下密閥。探尺探測爐內(nèi)料面高度。當(dāng)料面達(dá)到設(shè)定高度提探尺允許料罐向爐內(nèi)放料。設(shè)東、西兩個探尺可選擇用一個也可兩個同時使用。溜槽的傾動是指在垂直平面內(nèi)改變溜槽傾角的運(yùn)動。溜槽的旋轉(zhuǎn)是指溜槽完成繞高爐中心線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。傾動和旋轉(zhuǎn)都是由兩臺SIEMENS公司6SE70系列變頻器控制完成的兩臺變頻器一備一用都裝有絕對值編碼器來檢測傾動α角和旋轉(zhuǎn)β角的角度。同時在溜槽傾角的兩個極限位置設(shè)有兩個接近開關(guān)作為安全自鎖和報警使用。

（五）數(shù)據(jù)采集、畫面監(jiān)控操作、歷史趨勢顯示及報表打印功能

為保證高爐生產(chǎn)的安全運(yùn)行和生產(chǎn)效率，要求自動化控制系統(tǒng)能夠全面對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，而且由于數(shù)據(jù)量較大，所以對設(shè)備的自動化程度要高。對發(fā)生的設(shè)備故障及安全事故，要求自動化控制系統(tǒng)能準(zhǔn)確、及時記錄其數(shù)值和情況，繪制歷史趨勢。對現(xiàn)場生產(chǎn)能夠準(zhǔn)確匯總數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)統(tǒng)計服務(wù)。對檢測儀表而言，也即對溫度、壓力、差壓、流量、料位、重量的檢測，要求數(shù)據(jù)的采集精確度≤0.2%，采集速率≤0.8S。

二、系統(tǒng)的技術(shù)特色

綜觀國內(nèi)外高爐自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用，具有創(chuàng)新性和技術(shù)領(lǐng)先性，并具有較強(qiáng)的輻射作用。其先進(jìn)性主要表現(xiàn)在：

1、該高爐整體自動化控制程序特點為三電一體化結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)中各控制工序均通過PLC完成，同時實現(xiàn)所有控制都通過PLC控制，充分實現(xiàn)PLC的高穩(wěn)定性，高可靠性。2、自動化控制程度范圍廣。全系統(tǒng)采用了多套PLC系統(tǒng)、15臺監(jiān)控站。全系統(tǒng)自動化控制包含了高爐槽下、爐頂、本體、等高爐生產(chǎn)全過程，同時實現(xiàn)之間數(shù)據(jù)的共享，連鎖實現(xiàn)系統(tǒng)分析和綜合控制3、高爐的自動控制為冗余的光纖以太環(huán)網(wǎng)，同時為不同的數(shù)據(jù)安全性，嵌套MB+網(wǎng)絡(luò)，因此實現(xiàn)了以太環(huán)網(wǎng)與MB+網(wǎng)的轉(zhuǎn)換，使數(shù)據(jù)能夠安全的傳輸?shù)焦歉删W(wǎng)，使整個系統(tǒng)通信傳輸更加安全可靠。4、自動化程度高，程序內(nèi)設(shè)多重聯(lián)鎖防止了設(shè)備競爭現(xiàn)象和誤啟?，F(xiàn)象發(fā)生。同時配合連鎖取消，配合設(shè)備故障時的自動控制，程序模塊化結(jié)構(gòu)，簡單明了，層次清楚，便于閱讀、修改。

三、結(jié)束語

通過煉鐵廠高爐綜合自動化控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，很好地解決了以前高爐過程控制存在的問題，實現(xiàn)高爐工藝過程的合理、有效控制，保證其良好的運(yùn)行品質(zhì)，達(dá)到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、節(jié)能降耗的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]史韶建.高爐槽下振篩平臺振動分析及治理措施[J].山東冶金，2006，3：15-17.