PLC控制系统在烧结厂竖炉焙烧系统应用

摘要：本文介绍了PLC自动控制系统在竖炉焙烧系统中的控制方法和具体应用。

　　关键词：竖炉焙烧；PLC；控制系统

　　0前言

　　本文介绍了承德建龙竖炉焙烧系统PLC控制系统设计方案，设计中用西门子S7-400系列PLC作为控制核心，以STEP7来对软件系统进行编程，利用PLC控制设备运行，实现设备自动控制，进而实现控制系统自动化。

　　1概述

　　焙烧系统是将造球系统通过生球筛分后的合格10～16mm的球形生料，通过竖炉内部干燥、预热、培烧、冷却过程，生成具有良好冶金性能的含铁球团，供高炉冶炼使用。

　　自动化软件配合硬件系统，完成整个系统的在线监视、控制、安全保障等工作。软件编制遵循安全、可靠、先进的原则，以期在生产中最大限度的保障设备及人员的安全，设备动作联锁可靠，人员干预及时，以及先进的控制思想的引入运用。

　　2系统控制说明

　　现场设备有三种控制方式：本地操作、远程手动、远程自动。本地和远程操作通过现场操作箱上的“本地/远程”转换开关控制。远程手动、自动操作通过主控室OS（操作员站）操作界面模拟开关控制，远程操作方式必须在现场操作箱上的选择开关位于“远程”位置时才能有效。

　　远程手动分解锁手动和联锁手动两种方式。该操作除了与设备本身电气回路硬联锁和软件中的启、停超时保护有关外，还与上下游设备运行状态联锁。启动时，流程内下游相邻设备必须是“运行”状态；停止时，流程内上游相邻设备必须是“停止”状态。

　　远程自动是正常生产时采用的操作方式，流程内设备按照程序自动顺序启、停，设备之间联锁保护，最大限度的保证安全生产，防止误操作发生。

　　3控制流程设置

　　（1）流程启动。满足启动条件后，按下OS操作界面上焙烧流程“流程启动”按钮，主流程设备动作时序如下：警告铃响（延时30s）——电振热矿给料机（延时5s）——齿轮卸料机启动。

　　（2）流程停止。满足停止条件后，按下OS操作界面上焙烧流程“流程停止”按钮，设备停车时序如下：齿轮卸料机停止（延时时间根据电振热矿给料机排空时间确定）——电振热矿给料机停止。

　　4仪表控制

　　竖炉焙烧系统包含大量仪表，操作人员通过监视仪表数据判断设备工况。

　　4.1仪表监视

　　按照仪表类别有下列主要仪表提供给操作人员监视：竖炉炉膛内温度、外燃室温度、煤气温度、电机定子温度、风机轴承温度、振动、冷却水流量、压力、助燃风、冷却风、煤气流量、压力、润滑油压力等。

　　4.2仪表控制

　　系统仪控有：外燃室控制、电振热矿给料机频率控制。

　　外燃室控制分手动和自动，手动/自动切换在OS操作界面完成。手动情况下，画面输入手动录入燃烧室煤气调节阀和助燃空气调节阀开度值，调节阀将按照设定值动作到位，画面显示阀门实际开度。自动控制有两种方式：流量控制（也叫空煤比控制）和燃烧室温度控制（也叫比例串级控制）。

　　（1）流量控制在自动条件下，当“流量/温度”控制方式转换开关位于“流量”时，操作为流量自动控制方式。该控制方式需设定两个参数，一个是煤气流量目标值，一个是助燃空气流量比率K值。设定后，煤气调节阀将根据煤气流量目标设定值自动调节。煤气流量的实际测量值*K后的值，作为空气调节阀的设定值自动调节。

　　（2）温度控制在自动条件下，当“流量/温度”控制方式转换开关位于“温度”时，操作为温度自动控制方式。该控制方式需设定两个参数，一个是外燃室温度目标值，一个是助燃空气流量比率K值。设定后，煤气调节阀将根据温度目标设定值自动调节煤气流量。煤气流量的实际测量值*K后的值，作为空气调节阀的设定值自动调节。

　　在外燃室煤气管路和助燃空气管路均设有快速切断阀，在发生事故时可及时切断煤气和空气管路，防止事故扩大。首先，将现场切断阀手操器打到“远程”控制方式。在OS操作界面上有“手动/自动”转换开关，“手动”条件下，人为操作切断阀的开和关。“自动”条件下，在煤气或助燃空气管道压力低于一定值（工艺确定）时，煤气切断阀立刻关闭，切断煤气供给。当煤气切断阀关到位开关动作后，助燃空气切断阀立刻关闭。

　　电振热矿给料机频率控制。

　　将现场操作箱上的变频器速度控制工作制转换开关打到“远程”，在OS操作界面输入变频器频率目标值，电振热矿给料机将根据输入值动作，为开环控制方式。

　　5事故管理

　　事故管理分为报警、保护停机、急停操作。

　　（1）报警。报警由PLC自动发出，在OS操作界面的设备上产生闪烁提示并显示报警信息，岗位根据信息内容采取必要规避措施。报警不停车，反映设备处于异常状态，如不及时干预将导致保护停机。

　　报警信息包括：各测量点的温度、流量、压力等仪表量达到或超过报警值。

　　（2）保护停车。设备在事故状态下的一种停车保护，通过软件功能自动实现，可最大程度的杜绝设备、生产和人员事故。在保护停车发生后，在OS操作界面事故设备上产生闪烁提示并显示具体故障信息。

　　（3）急停操作。急停操作是生产紧急情况下，为了防止人员或设备事故，而采取的人为紧急干预操作。急停操作在主控室OS界面，为防止误操作发生，“急停”按钮设为二次确认操作方式。

　　急停操作必须将现场操作箱上的“本地/远程”按钮位于“远程”位置，其具有最优先级，在远程任何控制方式下（远程自动、远程手动）均有效。

　　6结束语

　　焙烧自动控制系统运行至今，设备运转情况良好，实践证明PLC控制系统在承德建龙竖炉焙烧系统中的应用有效地满足了竖炉生产连续进行的可靠性要求，减少了操作工人的劳动强度，为工艺生产提供重要保证。

　　参考文献：

　　[1]王庆河，王锋.DCS在球团竖炉中的应用[J].山东冶金，2003（S1）.

　　[2]李彦芹，董昌群，殷倩倩.PLC控制系统在秦皇岛安丰竖炉中的应用[J].机械工程与自动化，2012（12）.

　　[3]李兴旺.马钢球团厂的自动控制系统[J].烧结球团，2001（03）.

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