自動化技術(shù)在焦爐除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用

吳君華

（華菱漣鋼信息自動化中心，湖南 婁底 417009）

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，焦炭的需求量在不斷的增加，然而國家對環(huán)保的要求越來越高，粉塵的排放指標相應(yīng)的也越來越苛刻，所以對焦爐煙塵排放提出了更高要求。在漣鋼3#焦爐除塵系統(tǒng)中，由于對處理能力、除塵效率、工作穩(wěn)定可靠性提出了較高的要求，我們采用了西門子S7-300系列PLC自動化控制系統(tǒng)進行在線監(jiān)測與控制。此系統(tǒng)自動化程度高，管理方便，運行可靠，故障率低，維護簡便，為焦爐除塵的穩(wěn)定運行提供了可靠的技術(shù)保證。

1 焦爐除塵工藝

除塵系統(tǒng)是由除塵風(fēng)機提供動力，將焦爐裝煤與出焦時產(chǎn)生的煙氣，通過管道吸入阻火型脈沖袋式除塵器中，再通過雙層排灰閥排入灰塵管道，由離心風(fēng)機抽入儲灰倉，加濕后排出。

1.1 除塵主要設(shè)備描述

（1）除塵風(fēng)機：在焦爐裝煤或出焦時啟動高速運行，將煙塵吸入阻火型脈沖袋式除塵器中，過濾煙塵后排出氣體；

（2）阻火型脈沖袋式除塵器：收集煙氣中的灰塵并反吹，使得灰塵暫時存儲在除塵器的灰斗中；

（3）離線閥：當除塵器反吹時關(guān)閉離線閥，阻止除塵風(fēng)機對除塵器的吸力，提高反吹效果；

（4）倉壁振動器：將除塵器布袋上的灰塵振落至除塵器灰斗中；

（5）電磁脈沖閥：將除塵器中的灰塵反吹掉落至除塵器灰斗中；

（6）雙層排灰閥：將除塵器灰斗中的灰塵排入排灰管道；

（7）離心風(fēng)機：將排灰管道中的灰塵吸入儲灰倉中，由加濕機加濕后排出；

（8）摻冷風(fēng)閥：防止布袋溫度過高，前煙氣溫度過高時，自動開閥；

（9）液壓快速切斷閥：安裝于裝煤除塵管道，風(fēng)機啟動時自動開，停止時自動關(guān)；

1.2 主要控制工藝

主要控制工藝流程如圖1所示。

圖1 主要控制工藝流程圖

2 焦爐除塵控制系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)特點

本系統(tǒng)是實現(xiàn)對整個焦爐除塵設(shè)備的聯(lián)鎖控制、實時數(shù)據(jù)的采集與分析、過程與設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控與報警、過程趨勢數(shù)據(jù)的采集與處理、報表打印、畫面顯示等。我們根據(jù)工藝對控制系統(tǒng)的要求，選擇了性價比較好的西門子S7-300系列PLC組成控制系統(tǒng)。S7-300系列PLC主要具有以下特點：

（1）運算速度快，循環(huán)周期短，邏輯指令執(zhí)行時間最快可達0.05 μs。

（2）編程功能強。可以用于復(fù)雜功能的編程與控制，可以采用STEP7或STEP7-Lite編程軟件，利用多種編程語言進行編程。

（3）通訊功能強。S7-300系列的CPU模塊至少帶有一個標準的RS-485/422串行通訊接口，可以支持MPI多點通信。

（4）擴展性好。S7-300PLC不僅具有眾多的開關(guān)量I/O擴展模塊，而且還具有眾多的特殊功能模塊可以供用戶選擇，大大提高了PLC的控制性能。

2.2 硬件與通訊

本系統(tǒng)采用了西門子S7-300系列PLC作為控制系統(tǒng)，通訊網(wǎng)絡(luò)采用Siemens公司的PROFIBUS DP總線（網(wǎng)絡(luò)通訊速率選擇1.5 MB/s）。主要由一個控制主站以及三個遠程站組成，兩臺上位機通過以太網(wǎng)交換機與控制主站進行通訊（網(wǎng)絡(luò)通訊速率100 MB/s）。系統(tǒng)配置圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)配置圖

2.3 軟件設(shè)計

焦爐除塵控制系統(tǒng)分為：控制部分、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊、設(shè)備運行曲線以及操作記錄。

（1）控制部分為軟件主程序，主要執(zhí)行系統(tǒng)數(shù)字量信號的邏輯關(guān)系處理，以及對模擬量信號的分析與控制。

（2）數(shù)據(jù)采集部分主要將設(shè)備溫度、壓力、振動、啟停狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)以及灰倉料位等數(shù)據(jù)進行采集，給主程序提供必要的數(shù)據(jù)依據(jù)，來實現(xiàn)對設(shè)備的自動控制，同時完成各類參數(shù)的實時數(shù)據(jù)顯示。

（3）數(shù)據(jù)通訊部分主要通過PROFIBUS DP總線來控制各個從站設(shè)備與主站的系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。

（4）設(shè)備運行曲線以及操作記錄，主要是完成對數(shù)據(jù)的歸檔以及對操作記錄的存檔。

2.4 系統(tǒng)的實現(xiàn)

焦爐除塵系統(tǒng)具有全自動控制、半自動控制、集中手動控制以及現(xiàn)場手動控制共4種控制方式，4種方式可以由操作人員根據(jù)生產(chǎn)或檢修的需要進行切換。

（1）全自動控制。是除塵系統(tǒng)的主要運行方式，當所有設(shè)備都處在正常狀態(tài)時，操作人員只有點擊“系統(tǒng)啟動”按鈕，所有設(shè)備將根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的啟停順序自動運行；

（2）半自動控制。本系統(tǒng)分為排灰與清灰兩個子系統(tǒng)，如果不需要所有設(shè)備都運行，可以單獨啟停排灰或清灰系統(tǒng)，相應(yīng)設(shè)備也按預(yù)先設(shè)定好的啟停順序自動運行；

（3）集中手動控制。在設(shè)備無故障前提下，可以在控制室對任何一臺設(shè)備進行單一的手動啟停動作；

（4）現(xiàn)場手動控制。在現(xiàn)場就地操作時的啟停方式，僅作為調(diào)試或檢修手段。

當除塵過程中某一設(shè)備出現(xiàn)故障時，故障點來塵方向的所有設(shè)備立即停止，故障點去塵方向的設(shè)備保持運行狀態(tài)不變，待維修人員確定并解除故障后，由操作人員重新啟動已停止的設(shè)備。緊急情況時，可點擊“緊急停止”按鈕，所有運行中的設(shè)備都將立即停止運行，待設(shè)備恢復(fù)正常后，點擊“故障復(fù)位”按鈕，系統(tǒng)又可正常啟動。

2.5 主要人機界面設(shè)計

系統(tǒng)主畫面如圖3，操作畫面如圖4。

圖3 系統(tǒng)主畫面圖

圖4 操作畫面圖

3 結(jié)束語

在滿足生產(chǎn)需要的同時，采用成本相對較合理的自動控制系統(tǒng)，是企業(yè)所追求的低投資高回報的價值取向。設(shè)備運行的穩(wěn)定性，模塊化結(jié)構(gòu)，可擴展性，程序在線式修改，維護量少，是此系統(tǒng)運行準確性與可靠性的保障。清晰簡潔的畫面，交互式的人機對話，簡單方便的操作方式，降低了操作人員的操作難度，在線式的故障診斷，減少了維護人員的工作量，同時也提高了工作效率，縮短了設(shè)備故障時間，為企業(yè)帶來了經(jīng)濟效益的增長。

[1]胡 敏.深入淺出西門子S7-300 PLC[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

[2]蔣 輝，王 鑫.西門子PLC在輸煤上的應(yīng)用[J].PLC&FA， 2009，（11）:45.