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煙氣爐煙氣溫度自動控制系統(tǒng)
閱讀:1905 發(fā)布時間:2010-8-18 前 言
煙氣爐控制系統(tǒng)是濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司第二煉鐵廠(簡稱濟(jì)鋼第二煉鐵廠)噴煤粉系統(tǒng)的子系統(tǒng),該系統(tǒng)燃燒所用高爐煤氣含塵量大,純度低,特別是在凈化過程中出現(xiàn)的含水問題,使得點火比較困難,為此使用純度較高的焦?fàn)t煤氣點火。但由于焦?fàn)t煤氣成本高,要求系統(tǒng)點火成功后自動切換到高爐煤氣,并停止焦?fàn)t煤氣。同時要求系統(tǒng)能根據(jù)制粉需求,自動控制煙氣出口溫度,并能對每個設(shè)備單動,能夠顯示各閥門開度、風(fēng)量、高爐煤氣和熱風(fēng)爐煤氣壓力、流量等。設(shè)計的煙氣溫度控制系統(tǒng)以觸摸屏為人機(jī)界面,采用西門子 S7-200系列可編程控制器為控制系統(tǒng),并留有Modbus通信接口,可作為噴煤系統(tǒng)的從站,實現(xiàn)與遠(yuǎn)程噴煤粉控制系統(tǒng)的通訊。
2 系統(tǒng)構(gòu)成
2.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成
整個電氣控制系統(tǒng)分為主控制系統(tǒng)PLC和富士UG221H-LE4觸摸屏。PLC作為噴煤控制系統(tǒng)的從站。 系統(tǒng)硬件構(gòu)置
考慮到煙氣爐系統(tǒng)的安全,主控制系統(tǒng)的PLC采用西門子S7-200系列PLC CPU226。該CPU集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O 點,
可連接7個擴(kuò)展模塊,6個獨立的30kHz高速計數(shù)器,2路獨立的20kHz高速脈沖輸出,具有PID控制器,2個RS485通訊/編程口,具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力,可用于要求高的控制系統(tǒng)。因西門子S7-200系列PLC CPU226較多的輸入/輸出點,較強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力,較快的運(yùn)行速度和功能強(qiáng)大的內(nèi)部集成功能,可*適應(yīng)煙氣爐較為復(fù)雜的中型控制系統(tǒng)。
2.2 系統(tǒng)軟件
控制系統(tǒng)采用STEP 7-Micro/WIN32 V3.1,使用該軟件的組態(tài)向?qū)Э捎糜赥D 200文本顯示器、PID控制器、CPU間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵐δ堋?br />3 系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能
3.1 控制功能
控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)煙氣爐的點火和煙氣爐出口溫度的控制,操作方式分就地操作和遠(yuǎn)程操作。在就地操作模式下,用戶通過觸摸屏可實現(xiàn)對該系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定和系統(tǒng)設(shè)備的控制;而在遠(yuǎn)程控制方式下,噴煤主控制系統(tǒng),采用Modbus通信協(xié)議及RS485接口,實現(xiàn)對該系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)參數(shù)有:煙氣爐出口溫度、報警溫度、前后吹掃爐膛時間、焦?fàn)t煤氣點火時間、點火成功后切換高爐煤氣時間。具體控制過程如下:
系統(tǒng)接到點火指令后,啟動助燃風(fēng)機(jī)吹掃爐膛,到設(shè)定時間點焦?fàn)t煤氣,點火成功后打開高爐煤氣同時關(guān)閉焦?fàn)t煤氣。由于該系統(tǒng)對煙氣爐出口溫度要求非常嚴(yán)格,溫度過高,可能對制粉帶來安全隱患,溫度過低,則影響制粉生產(chǎn)過程。在實踐中,采用PID調(diào)節(jié)方式,通過調(diào)節(jié)高爐煤氣的流量實現(xiàn)對溫度的控制.然而,控制煙氣出口溫度有較強(qiáng)的滯后性,在實際的控制過程中,如果檢測的出口溫度和設(shè)置的溫度相差過大,系統(tǒng)采用大范圍的調(diào)節(jié)高爐煤氣流量,實現(xiàn)出口溫度的快速響應(yīng);當(dāng)檢測的出口溫度與設(shè)置的溫度在20℃的范圍內(nèi),通過PID調(diào)節(jié),實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。
?;鹣韧C簹獾綔?zhǔn)許溫度,吹掃爐膛后,再停風(fēng)機(jī)??紤]安全因素,如溫度超過設(shè)定上限,則關(guān)閉煤氣并啟動冷風(fēng)機(jī),保證系統(tǒng)的安全。
3.2 與主控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信
由于該系統(tǒng)作為噴煤系統(tǒng)的一個子控制過程,所以組態(tài)為Modbus RTU從站,通過RS485通信接口,實現(xiàn)與Modbus主站的通訊,從而完成噴煤系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。考慮到煙氣爐的出口溫度對系統(tǒng)的危險性,在實際的應(yīng)用中,采用雙重保險措施。一方面,所有的系統(tǒng)參數(shù)和控制參數(shù)通過Modbus接口,實現(xiàn)與主控制系統(tǒng)的通信;另一方面,在實際使用的網(wǎng)絡(luò)通信過程中,由于現(xiàn)場惡劣環(huán)境,通信數(shù)據(jù)交換的安全性和實時性得不到保證,經(jīng)常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信故障,使系統(tǒng)得不到遠(yuǎn)程系統(tǒng)的控制參數(shù),造成出口溫度失控,給系統(tǒng)帶來巨大的安全隱患。所以,在應(yīng)用中,除了加強(qiáng)對通信故障的判斷外,對重要通信信號輔以屏蔽電纜直接聯(lián)接,在發(fā)生通訊故障時,能自動轉(zhuǎn)到硬線聯(lián)接,從而確保系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。
3.3 觸摸屏的控制和通信
在就地操作模式下,可通過觸摸屏實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。觸摸屏界面*采用圖形方式,簡潔易懂,操作方便,同時可通過觸摸屏,選擇操作方式。操作方式有單動和自動,在單動方式下,可逐個控制單個設(shè)備;在自動方式下,系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制。觸摸屏具有報警指示和報警記錄,通過報警窗口,可查看系統(tǒng)故障原因,便于系統(tǒng)維護(hù)。
4 結(jié) 語
由于采用觸摸顯示屏為人機(jī)界面,西門子S7-200(CPU226)PLC為控制系統(tǒng),采用Modbus通訊協(xié)議,可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程、就地自動控制。該系統(tǒng)自2003年10月投入使用以來,溫度控制可靠、穩(wěn)定,滿足了工藝要求,同時保證了設(shè)備安全。