組態軟件在焦爐生產過程的應用研究

本文對焦爐集氣管壓力的控制方法以及在工業生產過程中如何應用組態軟件進行了研究和探討，實現了對鞍山鋼鐵廠的煉焦生產過程進行組態過程監控，以及利用組態軟件實現焦爐集氣管壓力的智能控制，很好的滿足了控制對象的要求。

【關鍵詞】焦爐 集氣管壓力 組態軟件

焦爐是一種熱工設備，其結構復雜，焦爐集氣管壓力是煉焦生產中的重要參數，它的穩定性直接影響著焦爐的使用壽命和焦炭的生產。在焦爐生產過程中的使用組態軟件，可提高焦爐生產過程控制的自動化程度，促進組態軟件的應用。此項研究有理論和實踐雙重意義。

1 焦爐集氣管壓力及其智能控制算法的研究

采用具有自整定PID參數功能的Fuzzy控制器的設計采用模糊集合理論設定參數KP，KI，KD與偏差絕對值以及偏差變化絕對值間的二元連續函數： KP=f1（|E|，|EC|），KI=f1（|E|，|EC|），KD=f31（|E|，|EC|）。并根據不同的|E|，|EC|在線自整定參數KP，KI，KD。采用PID參數模糊自整定控制算法，在穩態誤差為6%的情況下其超調量為7%，調節時間為0.14s。

2 焦爐集氣管壓力模糊控制算法在組態軟件中的實現

2.1 控件開發

控件的具體開發步驟如下：控件工程框架的創建→控件的外觀設計→控件的事件、方法、屬性的添加→控件屬性頁的編輯→模糊控制算法的編寫→ActiveX控件的注冊和使用。

2.2 力控6.0與Matlab之間的DDE數據交換

先在力控的數據庫中建立I/O模擬點，數據庫點參數與DDE項一一對應。DDE協議用3段命名規則來定義一個數據單元，包括應用程序、主題和項目，也可稱為服務器、話題和連接項。

2.3 仿真方法

輸入共享模塊的數據是Matlab和組態軟件共享數據函數的初始化值，完成初始化后會返回信道號，后續操作都在此信道進行。數據的輸出模塊功能是從組態軟件請求數據，輸出對應值是通過模糊控制算法計算得到的模擬控制變量2，變量值傳遞到實際被控對象的傳遞函數。數據庫輸入模塊的作用是將系統實際輸出值回傳給組態軟件。

3 組態監控模塊的開發

3.1 監控模塊

考慮到鞍山鋼鐵焦化廠的生產過程自動化的要求，為了使焦爐生產過程直觀、清晰的呈現在監視界面上，設計了一個實時監控畫面運行圖、焦爐工藝流程圖、儲熱系統，預加熱系統，吸手自動調整畫面，可以動態地顯示設備在生產過程中的各種狀態和相關參數的變化。

3.2 生產過程報警管理模塊的開發

通過報警，操作者可以在焦炭生產過程中發現異常情況，通過適當的行動使生產過程中的偏差很快恢復正常。同時，報警管理模塊提供了有關的運行狀態和故障狀態的過程信息，工作人員可以參考這些數據從而確定故障狀態。

3.2.1 報警組態

通過對鞍山鋼鐵有限公司焦化廠2號焦爐操作過程的調研，設置6種報警信息，高爐煤氣管壓力<400Pa、焦側分煙道吸力<-400Pa、集氣管煤氣溫度>160℃、焦爐煤氣管壓力<800Pa、機側煙道吸力<-400Pa、集氣管壓力超過預設值±50Pa。針對報警異常狀態的不同，采用不同的方式來相應。

3.2.2 查詢歷史

為了集中顯示和報警記錄查詢功能。配置系統的報警信息歸檔時的報警消息發出后，自動將每個報警記錄保存在數據庫文件中，報警模塊在力控6.0中的畫面如圖4-1所示。

3.3 焦爐生產過程參數動態趨勢顯示模塊

歷史趨勢顯示是基于實時數據庫中的經驗數據隨時間變化的時間坐標圖繪制出來的。

3.4 統計報表模塊

數據報表可以反映生產系統的實時狀態，又能進行長期生產過程的統計分析，使管理人員能夠理解和分析實時的生產現狀。

3.5 系統安全管理模塊

通過對鞍山鋼鐵焦化廠安全監測系統運行管理要求的研究，以下安全措施在煉焦生產過程中有參數設置：隱藏菜單指令；令菜單中的關閉命令失效即無操作權限無法關閉；使熱啟動組合命令無法運行。

3.6 實際運行中的管理制度

3.6.1 焦爐自動加熱系統安全管理制度

調整控制參數，先點擊“登陸”，選擇一個用戶名和密碼，點擊“OK”，操作界面，在操作界面點擊“參數”，就需要調整的控制設置調整參數；溫度控制人員可進行調溫。

3.6.2 故障處置和應急手段

當焦爐自動加熱系統軟件存在問題，可進行人工操作。只有當分布式控制系統和焦爐自動加熱系統工作回復正常后，再恢復到正常操作。

4 結束語

本文討論了應用力控軟件進行控制組態軟件的設計，通過對鞍山鋼鐵公司焦化廠特點的研究，對煉焦過程和焦爐集氣管壓力，提出了一種基于模糊控制的壓力管控制方案在焦爐氣控制的方案，編寫了模糊控制算法的程序，，在相關的軟件中進行了該算法的仿真實驗，用VC++編寫控制算法的ActiveX控件，VC++生產控制框架的使用，根據需要在事件框架修改控制算法的要求，方法和屬性，成功完成控件建設。對控制、通信和控制的效果進行了測試，相關程序相關的軟件，可以滿足系統的設計要求。

參考文獻

[1]蘇宜春.煉焦工藝學[M].北京：冶金工業出版社，1994（05）.

[2]曲法泉譯.焦爐集氣管中出爐煤氣壓力的穩定[J].國外煉焦化學，1990（04）：30-34.

[3]吳定昆，謝衛國.焦爐集氣管煤氣壓力調節方法的改進[J].燃料與化工，1998：23-28.

[4]吳唯有.自調系統解禍消除集氣管煤氣壓力震蕩[J].燃料與化工，1996（03）：32-36.

[5]劉玉嶺.可編程控制器在集氣管自動調壓中的應用[J].燃料與化工，1990（04）：17-21.

作者簡介

李云陽（1981-），男，研究生學歷。現為遼寧職業學院講師。研究方向為自動化控制。

作者單位

遼寧職業學院 遼寧省鐵嶺市 112099endprint