PLC控制系統在燒結廠豎爐焙燒系統應用

張衛壯,陳樹武

（承德建龍特殊鋼有限公司,河北 承德 067000）

0 前言

本文介紹了承德建龍豎爐焙燒系統PLC控制系統設計方案，設計中用西門子S7-400系列PLC作為控制核心，以STEP7來對軟件系統進行編程，利用PLC控制設備運行，實現設備自動控制，進而實現控制系統自動化。

1 概述

焙燒系統是將造球系統通過生球篩分后的合格10～16mm的球形生料，通過豎爐內部干燥、預熱、培燒、冷卻過程，生成具有良好冶金性能的含鐵球團，供高爐冶煉使用。

自動化軟件配合硬件系統，完成整個系統的在線監視、控制、安全保障等工作。軟件編制遵循安全、可靠、先進的原則，以期在生產中最大限度的保障設備及人員的安全，設備動作聯鎖可靠，人員干預及時，以及先進的控制思想的引入運用。

2 系統控制說明

現場設備有三種控制方式：本地操作、遠程手動、遠程自動。本地和遠程操作通過現場操作箱上的“本地/遠程”轉換開關控制。遠程手動、自動操作通過主控室OS（操作員站）操作界面模擬開關控制，遠程操作方式必須在現場操作箱上的選擇開關位于“遠程”位置時才能有效。

遠程手動分解鎖手動和聯鎖手動兩種方式。該操作除了與設備本身電氣回路硬聯鎖和軟件中的啟、停超時保護有關外，還與上下游設備運行狀態聯鎖。啟動時，流程內下游相鄰設備必須是“運行”狀態；停止時，流程內上游相鄰設備必須是“停止”狀態。

遠程自動是正常生產時采用的操作方式，流程內設備按照程序自動順序啟、停，設備之間聯鎖保護，最大限度的保證安全生產，防止誤操作發生。

3 控制流程設置

（1）流程啟動。滿足啟動條件后，按下OS操作界面上焙燒流程“流程啟動”按鈕，主流程設備動作時序如下：警告鈴響（延時30s）——電振熱礦給料機（延時5s）——齒輪卸料機啟動。

（2）流程停止。滿足停止條件后，按下OS操作界面上焙燒流程“流程停止”按鈕，設備停車時序如下：齒輪卸料機停止（延時時間根據電振熱礦給料機排空時間確定）——電振熱礦給料機停止。

4 儀表控制

豎爐焙燒系統包含大量儀表，操作人員通過監視儀表數據判斷設備工況。

4.1 儀表監視

按照儀表類別有下列主要儀表提供給操作人員監視：豎爐爐膛內溫度、外燃室溫度、煤氣溫度、電機定子溫度、風機軸承溫度、振動、冷卻水流量、壓力、助燃風、冷卻風、煤氣流量、壓力、潤滑油壓力等。

4.2 儀表控制

系統儀控有：外燃室控制、電振熱礦給料機頻率控制。

外燃室控制分手動和自動，手動/自動切換在OS操作界面完成。手動情況下，畫面輸入手動錄入燃燒室煤氣調節閥和助燃空氣調節閥開度值，調節閥將按照設定值動作到位，畫面顯示閥門實際開度。自動控制有兩種方式：流量控制（也叫空煤比控制）和燃燒室溫度控制（也叫比例串級控制）。

（1）流量控制在自動條件下，當“流量/溫度”控制方式轉換開關位于“流量”時，操作為流量自動控制方式。該控制方式需設定兩個參數，一個是煤氣流量目標值，一個是助燃空氣流量比率K值。設定后，煤氣調節閥將根據煤氣流量目標設定值自動調節。煤氣流量的實際測量值*K后的值，作為空氣調節閥的設定值自動調節。

（2）溫度控制在自動條件下，當“流量/溫度”控制方式轉換開關位于“溫度”時，操作為溫度自動控制方式。該控制方式需設定兩個參數，一個是外燃室溫度目標值，一個是助燃空氣流量比率K值。設定后，煤氣調節閥將根據溫度目標設定值自動調節煤氣流量。煤氣流量的實際測量值*K后的值，作為空氣調節閥的設定值自動調節。

在外燃室煤氣管路和助燃空氣管路均設有快速切斷閥，在發生事故時可及時切斷煤氣和空氣管路，防止事故擴大。首先，將現場切斷閥手操器打到“遠程”控制方式。在OS操作界面上有“手動/自動”轉換開關，“手動”條件下，人為操作切斷閥的開和關。“自動”條件下，在煤氣或助燃空氣管道壓力低于一定值（工藝確定）時，煤氣切斷閥立刻關閉，切斷煤氣供給。當煤氣切斷閥關到位開關動作后，助燃空氣切斷閥立刻關閉。

電振熱礦給料機頻率控制。

將現場操作箱上的變頻器速度控制工作制轉換開關打到“遠程”，在OS操作界面輸入變頻器頻率目標值，電振熱礦給料機將根據輸入值動作，為開環控制方式。

5 事故管理

事故管理分為報警、保護停機、急停操作。

（1）報警。報警由PLC自動發出，在OS操作界面的設備上產生閃爍提示并顯示報警信息，崗位根據信息內容采取必要規避措施。報警不停車，反映設備處于異常狀態，如不及時干預將導致保護停機。

報警信息包括：各測量點的溫度、流量、壓力等儀表量達到或超過報警值。

（2）保護停車。設備在事故狀態下的一種停車保護，通過軟件功能自動實現，可最大程度的杜絕設備、生產和人員事故。在保護停車發生后，在OS操作界面事故設備上產生閃爍提示并顯示具體故障信息。

（3）急停操作。急停操作是生產緊急情況下，為了防止人員或設備事故，而采取的人為緊急干預操作。急停操作在主控室OS界面，為防止誤操作發生，“急停”按鈕設為二次確認操作方式。

急停操作必須將現場操作箱上的“本地/遠程”按鈕位于“遠程”位置，其具有最優先級，在遠程任何控制方式下（遠程自動、遠程手動）均有效。

6 結束語

焙燒自動控制系統運行至今，設備運轉情況良好，實踐證明PLC控制系統在承德建龍豎爐焙燒系統中的應用有效地滿足了豎爐生產連續進行的可靠性要求，減少了操作工人的勞動強度，為工藝生產提供重要保證。

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