王洪廣

（河北鋼鐵集團宣鋼公司，河北張家口075100）

1 引言

在鋼鐵企業(yè)煤氣是十分寶貴的資源，在滿足用戶熱值需要的前提下，為了充分利用各種煤氣資源，需進行煤氣加壓混合供應(yīng)。此加壓混氣站各有高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣以及焦?fàn)t煤氣加壓機四臺，加壓機組均采用一拖二變頻啟動的方式，每臺變頻器先將所拖動的兩臺加壓機中的一臺拖到工頻運行，然后再手動切換變頻器控制另一臺加壓機變頻運行。正常工況下每個加壓機組中有一臺工頻運行，其余兩臺加壓機變頻運行，一臺備用。

在進行煤氣恒壓控制時，兩臺變頻運行的加壓機根據(jù)壓力的變化情況進行PID計算從而變頻控制加壓機，使管道內(nèi)煤氣壓力達到一個恒定的狀態(tài)。三種煤氣進入混氣管道供后續(xù)用戶使用。系統(tǒng)通過DCS與變頻器配合控制加壓機的啟停以及負(fù)荷調(diào)整。在系統(tǒng)運行過程中控制系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線或硬接線采集煤氣壓力與流量以及加壓機軸承溫度等信號進行監(jiān)控及聯(lián)鎖控制。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)做設(shè)計時，為了充分發(fā)揮變頻器及加壓機作用以及節(jié)省費用，變頻器采用一拖二運行方式。正常工況下每個加壓機組中有一臺工頻運行，其余兩臺加壓機變頻運行。這樣不僅實現(xiàn)了加壓機的變頻啟動而且實現(xiàn)了運行狀態(tài)下的變頻調(diào)節(jié)并大大減少了設(shè)備費用。系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線與變頻器進行通信，各種參數(shù)的采集也通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)。系統(tǒng)不僅實現(xiàn)對開關(guān)量的邏輯控制，還通過對模擬量的計算實現(xiàn)加壓機的變頻自動控制?？刂破鬟€通過工業(yè)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至工控計算機并接收計算機傳至控制器的指令。

該控制系統(tǒng)大量采用了Profibus總線技術(shù)實現(xiàn)了不同公司不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信，自動化程度高，運行可靠，很好的滿足了技術(shù)要求?？刂葡到y(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1。

該系統(tǒng)采用ABB公司的AC800F控制器為核心通過Profibus總線與ABB公司I/O站、TURCK公司遠程I/O站和AB公司變頻器進行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集以及現(xiàn)場設(shè)備控制。

圖1 控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖

3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計及實現(xiàn)

Freelance 800F是ABB公司專用的編程軟件，它集成多種編程方式，本系統(tǒng)采用了當(dāng)下最流行且直觀便于維護的FBD功能塊可視化編程語言編制程序?qū)崿F(xiàn)加壓機啟停、聯(lián)鎖和變頻控制以及各種閥門的控制。操作員可在計算機監(jiān)控畫面中直觀地操作現(xiàn)場加壓機、閥門等各種設(shè)備。加壓機啟動時需潤滑油壓力及對應(yīng)入口支管煤氣壓力等參數(shù)達到規(guī)定值，操作員在計算機面板中操作啟動后，程序輸出開關(guān)量至變頻器，變頻器控制加壓機變頻啟動。在整個啟動過程和正常運行時，只要煤氣壓力、加壓機溫度、潤滑油溫度等相關(guān)聯(lián)鎖信號達到停機值，系統(tǒng)將自動輸出停車信號至變頻器和加壓機。圖2所示為程序員自定義的加壓機控制功能塊。

該程序塊，實現(xiàn)加壓機的控制功能要求，在主程序中通過功能塊管腳連接不同的變量多次調(diào)用實現(xiàn)多臺煤氣加壓機的控制。加壓機處于變頻控制時，程序調(diào)用了Freelance集成的PID控制功能塊實現(xiàn)對加壓機的變頻自動調(diào)節(jié)，通過調(diào)試，程序員設(shè)置了PID參數(shù)?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)實測煤氣壓力以及系統(tǒng)設(shè)定煤氣壓力值進行PID運算并輸出控制值至變頻器，變頻器控制加壓機保持各加壓機出口的煤氣壓力穩(wěn)定，各種煤氣安全充分混合后供給用戶。

圖2 程序員自定義的加壓機控制功能塊

4 結(jié)束語

系統(tǒng)運行過程中發(fā)現(xiàn)應(yīng)盡量保持煤氣用戶的用量穩(wěn)定，同時在控制加壓機的過程中應(yīng)控制出口調(diào)節(jié)閥配合控制管道煤氣流量。通過系統(tǒng)的良好功能和合理的現(xiàn)場使用，整個系統(tǒng)生產(chǎn)安全可靠，混合氣體出口壓力保持在9~11 kPa，出口流量控制在2.5萬m3~3萬m3，為后續(xù)工藝設(shè)備的高效穩(wěn)定生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。