PLC在熱風爐的應用

PLC在熱風爐系統(tǒng)中的應用PLC（ProgrammableLogicController）可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。是工業(yè)控制的核心部分。上世紀60年代末，美國通用汽車公司為了汽車工業(yè)發(fā)展的需要，提出需要這樣一種控制設備，即（1）它的繼電控制系統(tǒng)設計周期短，更加容易，接線簡單，成本低。（2）它能把計算機的許多功能和繼電控制系統(tǒng)結合起來，但編程又比計算機簡單易學，操作方便。（3）系統(tǒng)通用性強。1969年美國DEC公司研制出第一臺可編程控制器，實現(xiàn)了上述的控制功能，但實際上只能進行邏輯運算，故稱為“可編程邏輯控制器”。20世紀80年代，由于計算機和微電子技術的迅猛發(fā)展，使得PLC功能日益增強，可進行模擬量控制、位置控制和PID控制等。所以現(xiàn)在的PLC的功能已遠遠超出邏輯控制的功能，故稱為“可編程控制器”，簡稱PC，但為了不和個人計算機混淆，故仍習慣用PLC作為可編程控制器的縮寫。目前PLC的生產廠家很多，較出名的有三菱、西門子、歐姆龍、松下等，產品結構也各不相同，但其基本組成部分大致相同。下面舉例介紹PLC在某鋼鐵廠熱風爐系統(tǒng)中的應用該廠煉鐵工藝各主要工序包括熱風爐系統(tǒng)均采用西門子PLC進行控制。全系統(tǒng)采用UPS供電，除了基礎自動化（L1）級，還設有過程自動化（L2）級，并與公司ERP相接具，備遠程監(jiān)視功能。另外高爐中控室設有10塊60in（2行X5列）DLP大屏幕組，既能監(jiān)控各工序的HMI畫面，又能替代傳統(tǒng)的工業(yè)電視功能。網絡設計充分考慮到煉鐵各工序重要性、安全性和操作地點設置等多因素。核心工序的自動化系統(tǒng)采用具有環(huán)網功能的交換機，構成光纖以太環(huán)網。其它輔助系統(tǒng)做為分支“掛接”在該環(huán)網上。工藝概述鋼廠煉鐵系統(tǒng)共設3座旋切頂燃式熱風爐，燃燒方式是中冶京誠公司的國家級專利。采用節(jié)能的助燃空氣及煤氣雙預熱技術，以盡量節(jié)約能源、提高熱風爐送風溫度。燒爐采用低熱值高爐煤氣（該鋼廠沒有焦化工序，因此無焦爐煤氣），工作制采用“單爐送風，兩燒一送”。當一座熱風爐出現(xiàn)故障等情況時，也可實現(xiàn)“單燒單送”。系統(tǒng)配置2.1熱風爐自動化系統(tǒng)組成熱風爐自動化系統(tǒng)由1套PLC、2臺互為備用的HMI操作站及網絡設備組成。PLC采用西門子400H系列的冗余雙CPU作為主站，I/O分站采用西門子300系列塊，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集，各個站之間通過PROFIBUS總線連接，操作站選用研華工控機，監(jiān)控軟件采用WINCC，用以實現(xiàn)熱風爐系統(tǒng)設備控制及狀態(tài)監(jiān)視。2.2.西門子主要硬件：400系列電源：2塊；400冗余CPU：2塊；以太網CP模板：2塊；300系列電源：7塊；IM153模塊：14塊；DI模塊：22塊；DO模塊：11塊；AI模塊：16塊；AO模塊：3塊控制方式及主要控制功能為方便生產操作、最大程度地滿足工藝人員要求，該控制系統(tǒng)共設5種操作方式：全自動、單爐自動、聯(lián)鎖手動、解鎖手動、機旁手動。熱風爐控制主要包括：燃燒轉燜爐、燜爐轉送風、送風轉燃燒（中間經過燜爐狀態(tài)）3種轉換過程控制，以及雙預熱系統(tǒng)控制、高壓助燃風機系統(tǒng)控制、送風溫度控制、助燃空氣與高爐煤氣流量控制、休風控制、液壓站控制系統(tǒng)、潤滑站控制等。該自動化系統(tǒng)除了能完成正常的設備及流程監(jiān)視、控制外，還提供了大量的設備事故報警及生產狀態(tài)異常報警，可打印各種生產報表、故障報警等。控制過程4.1.1燃燒轉煙爐單爐處于燃燒狀態(tài)，顯示“燃燒”信號；然后由操作人員發(fā)出“燃燒轉燜爐”指令，閥門按程序依次動作：關閉煤氣調節(jié)閥、煤氣切斷閥、助燃空氣調節(jié)閥、助燃空氣切斷閥、煤氣燃燒閥；打開煤氣放散閥、氮氣吹掃閥；關閉煙道閥。此時單爐處于燜爐狀態(tài)，完成燃燒轉燜爐。4.1.2炯爐轉送風單爐處于燜爐狀態(tài)，顯示“燜爐”信號。由操作人員發(fā)出“燜爐轉送風”指令，閥門按程序依次動作：打開充壓閥，開到中間限位延時設定時間后，再全開充壓閥；打開冷風閥、熱風閥；關閉充壓閥。此時單爐處于送風狀態(tài)，完成燜爐轉送風。4.1.3燃燒轉送風單爐處于燃燒狀態(tài)，顯示燃燒信號。由操作人員發(fā)出“燃燒轉送風”指令，閥門按程序依次動作：關閉煤氣調節(jié)閥、煤氣切斷閥、助燃空氣調節(jié)閥、助燃空氣切斷閥、煤氣燃燒閥；打開煤氣放散閥、氮氣吹掃閥；關閉煙道閥；打開充壓閥，開到中間限位延時設定時間后，再全開充壓閥；打開冷風閥、熱風閥；關閉充壓閥。此時單爐處于送風狀態(tài)，完成燃燒轉送風。4.1.4送風轉燃燒單爐處于送風狀態(tài)，顯示“送風”信號。由操作人員發(fā)出“送風轉燃燒”指令，閥門按程序依次動作：關閉冷風閥、熱風閥；此時熱風爐處于燜爐狀態(tài)，顯示“燜爐”信號，打開廢氣閥；當煙道閥前后壓差小于設定值時，打開煙道閥；關閉廢氣閥、氮氣吹掃閥；打開煤氣燃燒閥；關閉煤氣放散閥；打開助燃空氣切斷閥、煤氣切斷閥、煤氣調節(jié)閥和助燃空氣調節(jié)閥。此時單爐處于燃燒狀態(tài)，完成送風轉燃燒。4.2熱風爐休風操作當熱風爐系統(tǒng)收到休風指令后，熱風爐才能執(zhí)行，休風操作順序（只能手動）：關閉混風調節(jié)閥/混風切斷閥、冷風閥、熱風閥；打開廢氣閥、倒流休風閥。此時熱風爐處于燜爐狀態(tài)，倒流休風結束。操作人員解除“倒流休風”信號，熱風爐恢復正常狀態(tài)：關閉倒流休風閥、廢氣閥；打開熱風閥、冷風閥、混風切斷閥、混風調節(jié)閥。4.3液壓潤滑系統(tǒng)熱風爐的液壓潤滑系統(tǒng)的主要設備包括2臺主油泵電動機、1臺循環(huán)油泵電動機；液位控制器、數(shù)字溫控板、過濾器壓差開關、電加熱器等各1個；2個電磁溢流閥等。熱風爐液壓潤滑站的2臺主油泵可以在本地和遠程啟動停止，2臺主油泵互為備用，當系統(tǒng)工作壓力達到最低且油位、油溫都滿足要求時，打開對應的溢流閥，同時起動主油泵電動機，延時3s，關閉溢流閥。如果主油泵啟動5s后系統(tǒng)壓力仍低于設定值，停止2臺主油泵，并發(fā)出報警信號。當系統(tǒng)工作壓力達到最高工作壓力時，延時3s,打開工作主油泵對應的溢流閥,主油泵卸荷,直到工作壓力低于設定的最高壓力。電加熱器可以依油溫低報警自動啟動加熱，達到工作溫度自動停止加熱。4.4雙預熱系統(tǒng)為節(jié)能和提高送風溫度，采用了煙氣余熱回收裝置，對助燃空氣和高爐煤氣分別進行預熱?？諝鈸Q熱器與煤氣換熱器前后有電動閥門，可以本地或遠程操作，2臺換熱器側并聯(lián)旁路切斷閥，如果氣體溫度高于設定溫度，則自動打開旁路切斷閥。4.5助燃風機系統(tǒng)助燃風機系統(tǒng)采用2臺高壓風機，其中1臺為備用，可以本地或遠程啟動停止。另外，機旁操作箱通過PLC系統(tǒng)控制。在助燃風機送風狀態(tài)下，保持風機出口切斷閥全開,使用風機風門調節(jié)閥控制風機出口壓力。4.6送風溫度控制在單爐處于送風狀態(tài)下，保持冷風閥全開狀態(tài)，使用混風調節(jié)閥控制風溫。操作人員可以比較熱風目標溫度和熱風主管溫度，手動調節(jié)混風閥的開度，即調節(jié)入的冷風量，以實現(xiàn)風溫控制由工長控制.4.7報警煤氣壓力降到規(guī)定值，正在燃燒的熱風爐由燃燒轉為燜爐。助燃風機突然停止或助燃空氣壓力降到規(guī)定值，或助燃空氣切斷閥突然關閉，正在燃燒的熱風爐的燃燒閥和煤氣切斷