徐 青

(馬鋼自動化工程公司，安徽馬鞍山 243000)

1 引言

原馬鋼中板廠3#加熱爐為內(nèi)置通道蓄熱式，耗能較大，控制方式粗放，改為蓄熱燒嘴式后，采用嵌入式左右平列布置燒嘴，對側換向，分段換向技術。本座加熱爐在爐長方向分四段供熱，即預熱段、加熱段、均熱上段、均熱下段；設四個爐溫自動控制回路，其中預熱段、加熱段的上下供熱負荷可手動調節(jié)。加熱爐采用了蓄熱式燃燒技術，爐內(nèi)氣氛流場和溫度場分布與傳統(tǒng)加熱爐相比差別很大，燒嘴布置于爐子兩側，成對工作，其中一個燒嘴工作時另一個燒嘴排煙蓄熱，煙氣橫向流動，可滿足爐子寬度方向的溫度均勻性。利用多組燒嘴交替工作，顯著節(jié)省了燃氣用量，延長爐體壽命，降低了生產(chǎn)成本。

2 控制特點簡介

采用西門子PCS7 控制技術，由于通常PCS7 模式使用CFC 系統(tǒng)整體編譯，不能適應加熱爐連續(xù)工作情況下的調試及在線維護，因此選用其Step7 工作方式，對OB 組織功能塊自行插入，自主配置CFC的工程設置，避開siemens 的默認系統(tǒng)功能塊，實現(xiàn)了在CFC 系統(tǒng)中可直接修改功能并在線下載，避免了PCS7 模式修改CFC 中某功能接口就會產(chǎn)生要求下載重啟動的缺點。在Step7 工作方式下，既保留了原有CFC 圖形化編程方便快捷的功能，又具有Step7 工作方式在線任意修改和調試的優(yōu)點，大大提高了編程工作效率，維護變得更加直觀，實現(xiàn)了在線維護調試功能。

3 控制功能

3.1 設備

四段燃燒控制：一加，二加，均上，均下。

全爐安裝36 個煤氣蓄熱燒嘴，36 個空氣蓄熱燒嘴。換向采用全快切方式，在一加二加上下燒嘴共用兩個快切閥換向。其中，每段分為3 組，每組包括空氣快切閥，煤氣快切閥，空煙氣快切閥，煤煙氣快切閥，全爐共安裝快切閥96 套。

3.2 換向控制

全爐換向采用快切換向。

換向控制具有定時(換向時間40～60 s)、定溫、強制三種方式。

正常情況下，換向動作依據(jù)工藝設定的定時換向周期換向。當定時換向過程中排煙溫度超溫（大于200 ℃設定）時強制換向。

啟動初始狀態(tài)置快切閥為：

煤氣關，煤氣煙氣開；空氣開，空氣煙氣關。

換向啟動后快切閥按照以下方式聯(lián)鎖：

空氣開到位煤氣才允許開；煤氣關到位空氣才允許關；煤氣煙氣關到位煤氣才允許開；

煤氣關到位煤氣煙氣才允許開；空氣煙氣關到位空氣才允許開；空氣關到位空氣煙氣才允許開。

遵循空氣煙氣關，空氣開 同時 煤氣煙氣關，煤氣開的換向順序。在執(zhí)行此順序步驟時，同組對側的換向閥按聯(lián)鎖要求執(zhí)行煤氣關，煤氣煙氣開 同時空氣關，空氣煙氣開的動作。當出現(xiàn)某組換向聯(lián)鎖信號故障時，10 s 后該組關閉，故障換向閥脫離自動換向控制，并提示操作員單獨進行遠程手動操作；也可以操作確認后，按下強制按鈕，閥組按照強制條件工作，不檢測限位，但故障仍然保持直到確認后復位。

換向可采用定時換向、定溫換向，烘爐時以定溫換向為主，正常生產(chǎn)時以定時換向為主。每個段分三組，每組控制自成系統(tǒng)，可按組依次換向，減輕爐內(nèi)工況的波動及爐壓的波動，換向控制系統(tǒng)可實現(xiàn)定時、定溫自動換向，也可手動換向，滿足各種操作需要，另外當出蓄熱室的煙氣溫度過高且超過設定溫度時，控制系統(tǒng)自動報警并控制快切閥進行強制換向，以保護快切閥和排煙機。

3.3 間拔燃燒控制

在實現(xiàn)了換向控制基礎上，全爐四個段可分別實現(xiàn)間拔燃燒；當每個控制段的負荷等于或小于正常的一半時，為了保證每個燒嘴的正常燃燒和溫度的相當均勻，各段根據(jù)情況由操作員確認并投入間拔燃燒方式。間拔燃燒控制見圖1。

圖1 間拔周期和間拔結束時的燒嘴動作關系圖

以均熱段為例，在檢測到均熱段流量小于或等于工藝設定最小正常工作數(shù)值，具備間拔燃燒的可能，操作員可選擇此段的間拔燃燒工作方式，當軋機側第一組燒嘴結束燃燒換向為排煙狀態(tài)的同時，非軋機側的第一組燒嘴換向進入燃燒狀態(tài)；1 s 后軋機側第二組燒嘴結束燃燒進入歇火狀態(tài)的同時，非軋機側的第二組燒嘴進入歇火狀態(tài)，2 s 后軋機側第三組燒嘴結束燃燒換向為排煙狀態(tài)的同時，非軋機側的第三組燒嘴進入燃燒狀態(tài)；。第一個換向周期后，非軋機側第一組燒嘴換向為排煙時，軋機側第一組燒嘴換向為燃燒；1 s 后非軋機側第二組燒嘴繼續(xù)歇火，軋機側第二組燒嘴繼續(xù)歇火；2 s 后非軋機側第三組燒嘴換向為排煙，軋機側第三組燒嘴換向為燃燒。第二個換向周期后，軋機側第一組燒嘴由燃燒換向為歇火狀態(tài)，非軋機側第一組燒嘴由排煙進入歇火狀態(tài)；1 s 后軋機側第二組燒嘴結束歇火狀態(tài)進入排煙狀態(tài)，非軋機側的第二組燒嘴由歇火進入燃燒狀態(tài)；2 s 后軋機側第三組燒嘴由燃燒進入歇火狀態(tài)，非軋機側第三組燒嘴由排煙進入歇火狀態(tài)。第三個換向周期后，軋機側第一組燒嘴保持歇火狀態(tài)，非軋機側第一組燒嘴保持歇火狀態(tài)；1 s 后軋機側第二組由排煙換向為燃燒，非軋機側第二組燒嘴由原來的燃燒狀態(tài)換向為排煙狀態(tài)；2 s 后軋機側第三組燒嘴保持歇火狀態(tài)，非軋機側第三組燒嘴保持歇火狀態(tài)。以上各個燒嘴總共經(jīng)歷4 個換向周期，統(tǒng)稱為一個間拔周期。循環(huán)上述動作持續(xù)下去。

注：1.歇火狀態(tài)為煤氣、空氣、煙氣全部關閉。

2.間拔燃燒始終是從非軋機側開始進入。

3.投入間拔燃燒后，在操作員手動按下結束操作命令后，至少要經(jīng)歷一個間拔周期才可結束。

3.4 間拔燃燒控制的CFC 實現(xiàn)

運用PCS7 的CFC 編程技術，可以快速直觀地完成上述間拔燃燒功能，調用事先編輯好的FC 塊，將實時狀態(tài)和設置發(fā)送給已經(jīng)模塊化的形參，再將控制命令連接到外部變量上，同樣的FC 可以被四個段分別調用，在編譯時形成自己獨立的程序段（在CFC 設置里可定義其程序位置），相互之間的運行不受干擾。

根據(jù)每段功能的相似性，利用FC 編制了通用功能塊，背景數(shù)據(jù)塊內(nèi)容采用間接尋址方式導入到這個FC 中的相應的通用地址，語句如下：

L DINO 取PLC 中通用背景數(shù)據(jù)塊號；

T #DINO_user 保存在內(nèi)部整型變量中；

OPN DB [#DINO_user]打開對應的背景數(shù)據(jù)塊，為后續(xù)的功能所調用；

按照間拔燃燒功能順序，使用順控的方式執(zhí)行燃氣閥和煙氣閥的相對開關，同時增加對異常情況下退出處理、再啟動處理等。閥的開關狀態(tài)和故障信息發(fā)送到程序出口，通過CFC 發(fā)送給畫面HMI。

4 結束語

本系統(tǒng)根據(jù)西門子PCS7 技術自主開發(fā)，又同時避免了許多PCS7 的缺點，在PLC 中實現(xiàn)了爐內(nèi)板坯的燃燒跟蹤功能，目前已順利投產(chǎn)，燒嘴式加熱爐也是國內(nèi)先進的生產(chǎn)工藝，在自動化控制上達到了國內(nèi)先進水平。