高爐自動化系統(tǒng)技術(shù)方案

1、高爐自動化系統(tǒng)技術(shù)方案一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想煉鐵生產(chǎn)過程是在高爐內(nèi)進(jìn)行的一系列復(fù)雜的還原反應(yīng)的過程，爐料（礦石、燃料和熔劑）從爐頂裝入，從鼓風(fēng)機(jī)來的冷風(fēng)經(jīng)熱風(fēng)爐加熱后，形成高溫?zé)犸L(fēng)從高爐風(fēng)口鼓入，隨著焦炭燃燒產(chǎn)生的熱煤氣流自下而往上運(yùn)動，而爐料則由上而往下運(yùn)動互相接觸進(jìn)行熱交換，逐步還原，最后在爐子的下部還原成生鐵，同時形成爐渣。積聚在爐缸的鐵水和爐渣，分別由出鐵口和出渣口放出。高爐自動化過程主要包含高爐本體控制、給料和配料控制、熱風(fēng)爐控制，以及除塵系統(tǒng)控制等。高爐自動化的目的，主要是保證高爐操作的四個主要問題：正確配料并以一定的順序及時裝入爐內(nèi)；控制爐料均勻下降；調(diào)節(jié)爐料分布及保持其與熱煤氣流

2、的良好接觸；保持高爐整體有合適的熱狀態(tài)。高爐自動化系統(tǒng)主要包括儀表檢測及控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和過程及管理用計(jì)算機(jī)。儀表控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)通常由DCS或PLC完成。高爐生產(chǎn)必須要求計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠很好地保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性和實(shí)時監(jiān)控性，而且要求數(shù)據(jù)量最多，所有設(shè)備的自動化程度要高。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)采集周期短，刷新速率快，特別對通訊網(wǎng)絡(luò)而言，數(shù)據(jù)傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和正確性尤為重要。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。高爐的自動化控制方案，首先應(yīng)著眼于系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性和先進(jìn)性，并在此基礎(chǔ)上提高系統(tǒng)的性價比。1

3、可靠性高爐在鋼鐵廠生產(chǎn)中處于十分重要的位置，它不僅要及時穩(wěn)定的給煉鋼工序提供合格的鐵水，還同時為軋鋼加熱爐提供煤氣。高爐生產(chǎn)的短時間中斷都會給整個生產(chǎn)流程帶來不可估量的損失。因此，必須把系統(tǒng)的可靠性也即安全性放在高爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一位。在設(shè)備控制方面，要滿足煉鐵設(shè)備及工藝的特定要求，完善必要的軟硬件連鎖，實(shí)現(xiàn)最可靠的開停車順序控制，以及可靠的處理突發(fā)性事件的應(yīng)急處理方案，確保整個高爐生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性。為保證這些設(shè)備安全可靠運(yùn)行，除了系統(tǒng)硬件之外，還必須在軟件編程上增加多種保護(hù)功能，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。2實(shí)用性為適應(yīng)中型規(guī)模鋼鐵廠在生產(chǎn)管理的技術(shù)基本點(diǎn)面上要求循序漸進(jìn)、逐步提高的

4、多數(shù)情況，對高爐生產(chǎn)的過程控制，設(shè)有手動和自動兩種操作狀態(tài)，兩種操作狀態(tài)之間，可實(shí)現(xiàn)無擾動切換。由工業(yè)微型計(jì)算機(jī)和PLC系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、控制軟件組成在線計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，下位機(jī)通過各檢測儀表，采集高爐上料、配料運(yùn)行數(shù)據(jù)、爐體溫度、風(fēng)溫、風(fēng)壓，除塵系統(tǒng)等工藝參數(shù)。在手動操作模式下，上述工藝參數(shù)經(jīng)過上位機(jī)計(jì)算機(jī)處理，使之成為清晰而精確的“軟件儀表”，將過去人工來不及分析的、各種缺乏相關(guān)性的信息都能充分地利用起來，揭示出它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而對判斷高爐生產(chǎn)過程和指導(dǎo)操作起到了更多的作用。在自動操作模式下，我們在常規(guī)PID調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)之上，增加了非線性變參數(shù)調(diào)節(jié)，自適應(yīng)調(diào)節(jié)和智能控制等環(huán)節(jié)。經(jīng)過計(jì)算機(jī)

5、綜合分析和建立數(shù)學(xué)模型，作為人工操作或自動調(diào)節(jié)的依據(jù)，并充分利用計(jì)算機(jī)儲存信息量大的優(yōu)點(diǎn)，為高爐的操作提供更準(zhǔn)確、更合理的控制策略。3先進(jìn)性采用智能控制技術(shù)，以改變控制策略去適應(yīng)對象的復(fù)雜性和不確定性。具有更好的適應(yīng)性、容錯性、魯棒性、自組織功能，具有自學(xué)習(xí)能力、更強(qiáng)的實(shí)時性和人機(jī)協(xié)同功能。不僅依靠單純的數(shù)學(xué)模型，而是能夠根據(jù)知識和經(jīng)驗(yàn)的積累，進(jìn)行在線推理，做出非線性和多因素的判斷，從而優(yōu)選出能隨動實(shí)時變化的最佳控制策略。通過記錄、分析高爐的歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，采用“優(yōu)選圖法”，指導(dǎo)操作人員，使之確定的每一步動作更加精確和科學(xué)。在這種狀況較之傳統(tǒng)人工操作模式下，高爐各操作參數(shù)的離散程度將明顯縮小，向

6、著最佳區(qū)間，甚至最佳點(diǎn)靠攏的趨勢將非常明顯。在系統(tǒng)更進(jìn)一步優(yōu)化后，可實(shí)現(xiàn)多種“趨勢分析”，計(jì)算機(jī)能夠做出趨勢預(yù)報(bào)，及時為操作者提供更多的手段，相當(dāng)于真正做到了類似于傳統(tǒng)操作模式下，工藝管理上經(jīng)常會提出“早調(diào)、勤調(diào)、少調(diào)”的要求。高爐生產(chǎn)過程在應(yīng)用本系統(tǒng)后將更加趨向穩(wěn)定。二、控制系統(tǒng)實(shí)施方案1系統(tǒng)硬件本系統(tǒng)PLC硬件全部選用施耐德公司的Modicon TSX Quantum 140系列產(chǎn)品，網(wǎng)絡(luò)連接使用Modbus TCP/IP Ethernet，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)100MBPS，采用信息行業(yè)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP，應(yīng)用層使用Modbus協(xié)議，幾乎不會發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸沖突，交換式以太網(wǎng)技術(shù)的使用更避免了

7、沖突發(fā)生的可能。網(wǎng)絡(luò)配置包括PLC端和PC機(jī)端兩個部分。系統(tǒng)中的每套PLC系統(tǒng)通過插在主底板上的140NOE77100 TCP/IP Ethernet模塊連接在100M快速以太網(wǎng)上，位置比較集中的可以采用雙絞線連接。上位監(jiān)控機(jī)采用雙絞線連接快速以太網(wǎng)。每臺上位監(jiān)控機(jī)內(nèi)各插入1塊3C905C 100M以太網(wǎng)卡。通過Quantum 140NOE77100模塊可以定義I/O數(shù)據(jù)表，使用Internet Explorer查看以太網(wǎng)狀態(tài)信息和現(xiàn)場I/O數(shù)據(jù)，也可通過其它的內(nèi)嵌功能，基于Web的BOOTP服務(wù)器配置，SNMP協(xié)議支持等，使網(wǎng)絡(luò)建立、調(diào)試、管理都變得簡單。3組態(tài)軟件軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括PLC組態(tài)

8、及參數(shù)配置、系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)通信配置、操作員站及工程師站人機(jī)界面設(shè)計(jì)四個部分。PLC組態(tài)及參數(shù)配置、下位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的編程均在Concept XL V2.6環(huán)境下完成，它易于使用，功能豐富，具有5種符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程模式。特別是軟件仿真測試功能最受用戶歡迎，大大縮短了在線調(diào)試時間。高爐及熱風(fēng)爐根據(jù)控制流程不同，可以采用LD、FBD兩種編程方式。程序功能包括系統(tǒng)初始化、參數(shù)量程變換、參數(shù)監(jiān)視及異常處理、各種連鎖及控制。本系統(tǒng)涉及工藝參數(shù)較多，有壓力、溫度、差壓、流量、質(zhì)量、料位、閥位、液位等等。高爐本體及熱風(fēng)爐控制工藝復(fù)雜，設(shè)計(jì)和配備必要的調(diào)節(jié)回路。靈活的Concept編程軟件

9、為實(shí)現(xiàn)各種控制工藝提供了豐富的功能，可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際編寫出各種需求的功能。上位監(jiān)控工作站由8臺Advantech工業(yè)控制計(jì)算機(jī)完成整個系統(tǒng)的過程數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、系統(tǒng)設(shè)備控制，生產(chǎn)報(bào)表的生成和打印、數(shù)據(jù)備份等工作。上位機(jī)監(jiān)控軟件中人機(jī)界面的設(shè)計(jì)采用GE Fanuc iFIX 4.0軟件，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時、歷史趨勢，數(shù)據(jù)報(bào)表，數(shù)據(jù)采集，報(bào)警記錄，動態(tài)顯示等豐富功能。工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集實(shí)時性好，可以完成監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)、過程數(shù)據(jù)庫建立以及監(jiān)控軟件各功能塊的編制等項(xiàng)的功能。其著重點(diǎn)是確保系統(tǒng)可靠，以及如何方便于操作。4系統(tǒng)總圖高爐自動化控制系統(tǒng)硬件和網(wǎng)絡(luò)配置總圖詳見圖1。圖中：整個PLC系統(tǒng)包括5個CPU

10、主機(jī)站、6個PLC I/O站和Profibus-DP現(xiàn)場總線。CRT1CRT4為爐頂及卷揚(yáng)操作站、高爐本體操作站、上料操作站、熱風(fēng)爐操作站，CRT5為工程師站，CRT6為布袋除塵操作站、CRT7為出鐵場、原料場除塵系統(tǒng)操作站。其中網(wǎng)絡(luò)連接：24端口以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)置在高爐主控室內(nèi)，2臺8端口以太網(wǎng)交換機(jī)分別設(shè)置在布袋除塵和礦槽控制室內(nèi)。高爐主控室至布袋除塵、高爐主控室至礦槽控制室之間，通過光纖連接。采用帶光纜接口的交換機(jī)，或使用光電轉(zhuǎn)換器，用光纖連接以太網(wǎng)。 5主要功能描述本系統(tǒng)將是一個集順序控制、過程控制、數(shù)據(jù)采集、工況監(jiān)視、數(shù)據(jù)管理為一體的計(jì)算機(jī)控制管理系統(tǒng)。主要功能如下： 對電動機(jī)、閥門等

11、以及成套機(jī)電設(shè)備的開關(guān)量控制，包括分組連鎖起動、分組連鎖關(guān)機(jī)、組內(nèi)自動連鎖控制、組內(nèi)單步連鎖控制、系統(tǒng)單步調(diào)試。 過程控制數(shù)據(jù)的采集和處理（包括開關(guān)量和模擬量）。 完善的報(bào)警功能。開關(guān)量和模擬量報(bào)警的顯示、確認(rèn)、記錄和打印。報(bào)警發(fā)生的開始時間、確認(rèn)時間和恢復(fù)時間均能自動記錄。 動態(tài)顯示工藝流程圖畫面，各畫面之間可以自由切換。 歷史曲線圖、實(shí)時曲線圖、電氣儀表圖和棒形圖顯示和打印。5交換機(jī)100Mbs以太網(wǎng)煤氣布袋除塵高爐本體熱風(fēng)爐系統(tǒng)現(xiàn)場總線出鐵場、除塵系統(tǒng)24V電源交換機(jī)交換機(jī)光纖×2CRT1CRT2CRT3CRT4CRT5CRT6CRT7中繼器高爐礦槽爐頂及卷揚(yáng)圖1 高爐自動化控

12、制系統(tǒng)硬件和網(wǎng)絡(luò)配置圖6 定時打印或即時打印生產(chǎn)班報(bào)表、生產(chǎn)日報(bào)表、生產(chǎn)月報(bào)表。定時打印的時間間隔可修改，即交接班時間可通過操作設(shè)定。 面向目標(biāo)的操作方式，友善的人機(jī)操作界面。對某臺設(shè)備的操作，只需把光標(biāo)移到相應(yīng)的目標(biāo)（如電機(jī)、閥門）的圖形位置上就可完成操作。如目標(biāo)能被選中，則允許操作，否則操作無效。 系統(tǒng)時間、模擬量報(bào)警上下限的設(shè)置和修正。 較強(qiáng)的系統(tǒng)自診斷功能，包括PLC模塊出錯顯示，在線查看開關(guān)量和模擬量條件表。 操作記錄、開關(guān)量報(bào)警列表、模擬量報(bào)警列表的自動記錄和顯示打印。 為加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，對系統(tǒng)的某些重要操作設(shè)置密碼，以防無關(guān)人員隨意進(jìn)入操作。 6PLC控制功能 爐頂系統(tǒng) 爐頂布

13、料程序控制和爐頂設(shè)備順序控制； 料流調(diào)節(jié)閥開度控制； 溜槽傾動和旋轉(zhuǎn)控制； 料線測量和探尺控制； 爐頂均排壓控制； 爐頂溫度監(jiān)測和壓力控制。 槽下系統(tǒng) 焦炭、礦石的備料系統(tǒng)； 原料的稱量補(bǔ)償和水分控制； 高爐裝料程序控制。 高爐本體 爐體各點(diǎn)的溫度、壓力、流量檢測； 爐喉溫度和煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)處理； 熱風(fēng)溫度調(diào)節(jié)； 爐體冷卻水壓力、流量測量； 風(fēng)口平臺出鐵場蒸氣、壓縮空氣、O2的流量及壓力測量； 爐體參數(shù)監(jiān)控和報(bào)警； 爐體系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理。 熱風(fēng)爐系統(tǒng) 熱風(fēng)爐燃燒調(diào)節(jié)閥遙控操作； 煤氣總管壓力自動調(diào)節(jié)； 熱風(fēng)爐拱頂溫度記錄； 熱風(fēng)爐出口溫度記錄； 熱風(fēng)爐燃燒室溫度記錄； 熱風(fēng)爐廢氣溫度記錄； 熱風(fēng)爐總

14、管壓力記錄； 冷風(fēng)總管壓力、流量記錄； 冷風(fēng)總管溫度指示； 凈煤氣總管溫度、壓力指示； 凈煤氣總管流量、溫度指示； 助燃空氣總管壓力、溫度指示； 助燃空氣，總管流量記錄； 冷卻水壓力指示； 冷卻水流量指示、累計(jì)； 冷風(fēng)均壓信號； 廢氣排壓信號； 生產(chǎn)聯(lián)絡(luò)信號。 布袋除塵系統(tǒng) 荒煤氣總管溫度指示、記錄、報(bào)警、連鎖； 荒煤氣總管壓力指示； 荒煤氣總管壓差指示、應(yīng)答、連鎖； 凈煤氣溫度指示； 凈煤氣流量指示、累計(jì)； 凈煤氣含塵量檢測、報(bào)警。 其它系統(tǒng) 除塵系統(tǒng)的煤氣溫度、壓力測量； 沖渣水壓力、流量采集。三、系統(tǒng)啟動和運(yùn)行 接通系統(tǒng)總電源后，先開啟PLC系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)電源，待進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)后，再打

15、開操作站彩色顯示器和工控機(jī)電源，系統(tǒng)引導(dǎo)后直接進(jìn)入主菜單。主菜單有四個選項(xiàng)： 運(yùn)行操作進(jìn)入系統(tǒng)概貌圖，根據(jù)系統(tǒng)概貌圖中的功能按鈕，進(jìn)入各項(xiàng)相應(yīng)操作。 歷史曲線顯示并打印已記錄在硬盤中的模擬量數(shù)據(jù)。 報(bào)表打印查看及打印生產(chǎn)班報(bào)表、生產(chǎn)日報(bào)表、生產(chǎn)月報(bào)表。 系統(tǒng)維護(hù)進(jìn)入與系統(tǒng)設(shè)置和維護(hù)有關(guān)的各項(xiàng)操作。 1. 系統(tǒng)畫面為了使畫面整齊、美觀，各系統(tǒng)監(jiān)控畫面分別由一幅系統(tǒng)主工藝畫面和若干幅分畫面組成，系統(tǒng)主工藝上只顯示重要的目標(biāo)和數(shù)據(jù)。如要了解更詳細(xì)的情況可切換到分畫面上，就能看到進(jìn)入PLC系統(tǒng)的所有測點(diǎn)目標(biāo)和數(shù)據(jù)的動態(tài)實(shí)時顯示，全部使用漢字提示。按主菜單運(yùn)行操作按鈕后進(jìn)入系統(tǒng)主工藝畫面。 在主畫面的底

16、部有一個按鈕式的子菜單，將包括：爐頂及卷揚(yáng)、高爐本體、熱風(fēng)爐、布袋除塵、和轉(zhuǎn)運(yùn)站、系統(tǒng)組操作、報(bào)警列表、實(shí)時數(shù)據(jù)顯示、參數(shù)一覽表按鈕。按前面幾個按鈕，可以進(jìn)行畫面之間的切換。后面四個按鈕，用于選擇其它功能操作。在各監(jiān)控畫面上，用不同的圖形表示電機(jī)和閥門等設(shè)備；在組操作中，用漢字設(shè)備名稱指示框表示之。以不同的顏色來表示電機(jī)是否備妥、正常運(yùn)行，報(bào)警和報(bào)警已被確認(rèn)。從運(yùn)行的目標(biāo)是否帶有邊框可以區(qū)分出，該設(shè)備是在集中方式下或是在現(xiàn)場機(jī)旁啟動的。2. 運(yùn)行操作系統(tǒng)正常運(yùn)行時以組操作為主。按下組操作按鈕，就能彈出一個標(biāo)注設(shè)備名稱的流程框圖構(gòu)成的組操作畫面，根據(jù)開車順序分別起動各組電機(jī)。在組操作區(qū)中有組開、

17、組關(guān)、暫停、退出四個按鈕供操作選擇。各按鈕前的指示燈綠色表示正在執(zhí)行該操作，將光標(biāo)直接對準(zhǔn)組內(nèi)電機(jī)，也可進(jìn)行組內(nèi)單步連鎖操作。圖2 高爐立面設(shè)計(jì)示例圖3 高爐爐頂上料示例在進(jìn)入系統(tǒng)單步調(diào)試狀態(tài)后，除了在組操作畫面上操作外，也能直接在各個子畫面上，面向目標(biāo)進(jìn)行單步調(diào)試操作，如選中時目標(biāo)為黃色，進(jìn)行開機(jī)操作；如目標(biāo)為綠色，則進(jìn)行關(guān)機(jī)操作。對高爐生產(chǎn)中的幾個關(guān)鍵過程，在相關(guān)的畫面中設(shè)計(jì)簡潔而醒目的動態(tài)顯示。如在高爐上料環(huán)節(jié)中，我們充分利用安裝在減速機(jī)輸出軸的絕對位置編碼器信號，在分畫面中動態(tài)顯示料車位置。在高爐布料過程中，我們將根據(jù)布料和探尺相關(guān)設(shè)備的返回信號，動態(tài)模擬顯示高爐料層的實(shí)時位置。同時通

18、過Modbus總線將變頻器和PLC連接起來，實(shí)時監(jiān)控變頻器的運(yùn)行狀態(tài)。如此直觀的畫面，再配合以工藝參數(shù)的監(jiān)測和報(bào)警狀態(tài)顯示，操作人員就能夠?qū)Ω郀t的主要實(shí)時運(yùn)行工況一目了然，對提高系統(tǒng)安全性和可靠性提供了扎實(shí)的保證，并且在便于工人的操作方面也都是十分有益的。3過程控制從實(shí)用的角度出發(fā)，本系統(tǒng)的模擬量輸出主要用于閥門的調(diào)節(jié)和閥位控制。并按工藝要求設(shè)置必要的單回路PID自動調(diào)節(jié)回路，必須是到目前為止公認(rèn)比較成熟和可靠的。高爐各系統(tǒng)生產(chǎn)過程檢測與控制項(xiàng)目如下： 礦槽料位每個礦槽上裝一臺料位計(jì)。礦槽料位信號作為上料控制用。在礦槽三樓控制室設(shè)有監(jiān)視儀表盤，同時礦槽料位信號也遞至高爐主控樓計(jì)算機(jī)。 槽下稱量

19、槽下每個稱量斗設(shè)一臺電子秤，其信號送至高爐主控樓計(jì)算機(jī)，對稱量結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。 高爐本體、無料鐘爐頂及粗煤氣系統(tǒng)高爐本體檢測項(xiàng)目主要有：爐基、爐底、爐身、爐喉、爐頂溫度、風(fēng)渣口小套出水溫度和冷、熱風(fēng)溫度；爐底、爐喉鋼磚冷卻水流量、壓力，爐體冷卻工業(yè)水流量、壓力，風(fēng)渣口小套高壓水流量、壓力，沖渣水流量、壓力，壓縮空氣、氮?dú)?、蒸汽流量、壓力；高爐全壓差及爐靜壓、爐身透氣性測量。爐頂料罐內(nèi)壓力、溫度檢測。料罐料空信號料位計(jì)測量；高爐料線測量，爐頂氣密箱溫度、氣密箱冷卻水溫度、流量測量。粗煤氣系統(tǒng)有除塵器上部煤氣壓力、溫度測量；除塵器下部錐體溫度測量。爐頂煤氣壓力自動調(diào)節(jié)；熱風(fēng)溫度自動調(diào)節(jié)；爐頂?shù)庥玫?/p>

20、氣壓力自動調(diào)節(jié)等。 熱風(fēng)爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)拱頂溫度、煤氣溫度和含氧量，熱風(fēng)爐煤氣量、助燃空氣量，熱風(fēng)爐冷風(fēng)閥前后差壓及煙道閥前后差壓，其均壓信號可送電氣聯(lián)鎖；冷風(fēng)總管壓力、溫度、流量；煤氣總管溫度、壓力、流量。空氣預(yù)熱器前后煙氣溫度，壓力及空氣溫度。前置預(yù)熱器前后煙氣溫度、壓力，煤氣溫度、壓力，空氣溫度、壓力。冷卻水溫度、壓力、流量和出水溫度。燃燒過程可根據(jù)拱頂溫度控制煤氣調(diào)節(jié)閥，助燃空氣與煤氣采用配比調(diào)節(jié)。助燃空氣總管壓力自動調(diào)節(jié)等。 布袋除塵系統(tǒng)布袋除塵系統(tǒng)每個箱體的出口支管，裝有煤氣流量測量：布袋除塵器下部錐體及中間灰斗設(shè)有料位檢測。除塵器人口總管設(shè)有煤氣壓力、溫度測量；凈煤氣總管設(shè)有煤氣壓力

21、、溫度、流量和含塵量測量。 礦槽除塵和出鐵場除塵礦槽和出鐵場除塵器前溫度檢測。除塵器進(jìn)出口差壓測量?；叶犯叩土衔贿B鎖及報(bào)警。除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)和報(bào)警等。以高爐布料為例：高爐冶煉過程是連續(xù)的，爐內(nèi)有壓力且產(chǎn)生大量煤氣，整個過程是和大氣隔絕的。在隔絕的狀況下如何源源不斷地把爐料加到爐內(nèi)，對保證高爐正常冶煉至關(guān)重要。目前普遍使用的無料鐘爐頂如圖4所示。該成套設(shè)備為串罐式，用于高爐爐頂受料與給料及布料，布料工藝性能好，可實(shí)現(xiàn)多環(huán)或任意點(diǎn)布料。通常都采用料流調(diào)節(jié)閥加布料溜槽的控制方式，來確保礦石、焦炭在爐內(nèi)的精確布料。工作過程簡述如下： 受料斗空，擋料閥關(guān)，上密封閥關(guān)。上料； 料罐空，料流調(diào)節(jié)閥關(guān)，滾筒停

22、，下密封閥關(guān)。打開放散閥，料罐壓力降至大氣壓； 打開上密封閥，打開擋料閥，由受料斗向料罐放料，放空后關(guān)閉擋料閥、關(guān)閉上密封閥； 關(guān)閉放散閥，打開一次均壓閥，料罐充壓，關(guān)一次均壓，開二次均壓至料罐壓力與高爐壓力相等或略高，關(guān)二次均壓，開下密封閥。 料線到達(dá)設(shè)定值，開始布料過程：a. 提料尺，溜槽運(yùn)動到設(shè)定位置，開料流調(diào)節(jié)閥到設(shè)定的角并啟動給料滾筒，向高爐布料。 圖4 下料閥調(diào)節(jié)工作示意b. 料罐空，停滾筒，關(guān)閉料流調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉下密封閥，放探尺。本次布料結(jié)束。再承接第步，如此周而復(fù)始。利用料流調(diào)節(jié)閥和布料溜槽控制布料原理如圖5和圖6所示： 圖5 下料閥調(diào)節(jié)工作示意 圖6 布料溜槽工作示意圖高爐爐料

23、經(jīng)過礦槽配料工藝后，先進(jìn)入到爐頂上料斗和下料斗，在高爐接到布料指令后，其下料斗的料流調(diào)節(jié)閥首先要按工藝要求開啟到給定的開度（即角），爐料按一定的流量經(jīng)布料滾筒后流到布料溜槽上，布料溜槽也按工藝要求升到一定的傾動角度（即角），同時，布料溜槽還在水平面方向上進(jìn)行著勻速旋轉(zhuǎn)（即角）。這樣爐料就可以均勻的布到高爐的料面上了。START接收角設(shè)定值和實(shí)際值比較并計(jì)算出值NO差值<2度YES加大調(diào)節(jié)步長差值<2度NOYES啟動PID調(diào)節(jié)回路差值<0.1度NOYESEND圖7 下料斗調(diào)節(jié)閥開度控制流程圖從上述基本控制原理可以看出，只要控制好、三個角度，就能把爐料按任意的形式布到爐內(nèi)。高爐布

24、料方式一般有環(huán)形布料、扇形布料、螺旋形布料和定點(diǎn)布料等幾種，最多使用的還是環(huán)形布料，即一批料以不同的傾動角度布到爐內(nèi)，形成以高爐中心為圓心的數(shù)個圓環(huán)，使?fàn)t料均勻的布在爐內(nèi)。如果在冶煉過程中出現(xiàn)爐內(nèi)料面不均勻的情況，則可以利用扇形布料或定點(diǎn)布料來彌補(bǔ)?；蛘郀t長根據(jù)爐況需要，為改善透氣性、保護(hù)爐壁使其溫度不致過熱等等原因，也需要采用扇形或定點(diǎn)布料的方法來改善爐內(nèi)爐料的分布狀態(tài)。 在布料控制過程中下料斗調(diào)節(jié)閥開度（即角的控制）是至關(guān)重要的，只有精確控制好角，才能有效地控制好下料流量，進(jìn)而更準(zhǔn)確的控制好每批料布料的厚度、環(huán)數(shù)及布料的起點(diǎn)和終點(diǎn)。由爐頂料流調(diào)節(jié)閥的實(shí)際開度返回值（采用自整角機(jī)或光電編碼器

25、檢測轉(zhuǎn)換成實(shí)際角度），并接收爐頂控制系統(tǒng)發(fā)出的角開度大小和動作指令。經(jīng)分析處理后轉(zhuǎn)換成420mA的電信號控制直流驅(qū)動裝置。為了使系統(tǒng)既有較快速響應(yīng)特性，又能達(dá)到較理想的準(zhǔn)確度，采用PID調(diào)節(jié)和邏輯控制相結(jié)合的方法。其程序流程如圖7所示。PLC控制系統(tǒng)首先檢測角的給定值和實(shí)際返回值，并計(jì)算出它們的差值, 當(dāng)值大于某個角度（比如2度）時，給定直流驅(qū)動裝置以較大的步長，使系統(tǒng)快速反應(yīng)；當(dāng)值小于某個角度、即角接近給定值時，系統(tǒng)自動進(jìn)入PID調(diào)節(jié)控制狀態(tài)，即隨著值的減小，控制系統(tǒng)給定的調(diào)節(jié)幅度也按比例減小，直至為零。PID調(diào)節(jié)的各項(xiàng)參數(shù)（比例、微分、積分系數(shù)，延時時間，偏移量等）必須反復(fù)調(diào)試才能達(dá)到最好

26、效果，確保較高的控制精度。高爐冷風(fēng)閥自動調(diào)節(jié)和爐頂壓力自動調(diào)節(jié)，可根據(jù)用戶的需求酌情采用。 4. 開關(guān)量報(bào)警電機(jī)在運(yùn)行過程中備妥消失，或在啟動以后沒有及時得到運(yùn)行應(yīng)答信號，或在運(yùn)行過程中有過電流，或出現(xiàn)綜合故障時，系統(tǒng)就會發(fā)出報(bào)警。一旦檢查到開關(guān)量報(bào)警，屏幕上相應(yīng)的目標(biāo)變成紅色閃動且有聲響。如報(bào)警目標(biāo)不在當(dāng)前畫面上，系統(tǒng)畫面切換按鈕上會顯示紅色閃動邊框，提示到該畫面中去尋找報(bào)警目標(biāo)。對其進(jìn)行操作即可確認(rèn)此報(bào)警，確認(rèn)后紅色不閃，聲響消失，目標(biāo)的紅色一直要保持到報(bào)警狀態(tài)完全解除后才能消失。 在開關(guān)量報(bào)警列表中，計(jì)算機(jī)自動記錄報(bào)警的目標(biāo)名稱，報(bào)警產(chǎn)生時間、確認(rèn)時間、解除時間等，分別以不同的顏色來表示。 5. 模擬量報(bào)警在系統(tǒng)主工藝畫面和各個分圖中可以動態(tài)實(shí)時顯示模擬量數(shù)值。此值在正常時以綠色顯示；超出設(shè)定上下限，且系統(tǒng)正處于正常運(yùn)行狀態(tài)，就會出現(xiàn)模擬量報(bào)警，此時數(shù)值成紅色閃動和發(fā)出聲響，并在屏幕頂端出現(xiàn)報(bào)警窗口，提示模擬量名稱、報(bào)警的發(fā)生時間、越限值和確認(rèn)按鈕。經(jīng)確認(rèn)后報(bào)警窗口消失。模擬量報(bào)警列表與開關(guān)量報(bào)警列表相同。 6. 實(shí)時趨勢實(shí)時數(shù)據(jù)顯示包括實(shí)時曲線、棒形圖、電氣儀表圖三個子功能按鈕。按下某功能按鈕，可分別進(jìn)入不同的圖形顯示。實(shí)時曲線窗口畫面分四個小顯示窗口，能同時顯示四條實(shí)時曲線。按下設(shè)置按鈕后屏幕上彈出一個選擇窗口，列出可供選擇的各個模擬量。7