楊 晨

（太原重工技術中心焦化所，山西 太原 030024）

引言

青鋼總包項目是太重焦化的首套總包項目，對于做傳統(tǒng)焦爐機械設備而言，總包項目是新的挑戰(zhàn)、新的機遇、新的發(fā)展。焦爐機械設備一直體現(xiàn)著太重機械制造的先進水平，7m頂裝焦爐工藝先進，這就要求焦爐機械設備要更先進，電氣控制水平更先進。下面以推焦車為例簡單介紹設備的電氣控制系統(tǒng)。

1 電氣系統(tǒng)組成

1.1 系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡

推焦車電氣系統(tǒng)以以太網(wǎng)為主要網(wǎng)絡，DP網(wǎng)絡為數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡，將CPU、變頻器、工控機、現(xiàn)場操作箱、編碼器、位移傳感器等連接起來進行通訊。整個網(wǎng)絡以PLC的CPU為中心，CPU是整個控制系統(tǒng)的核心及中心，負責所有信號的處理、邏輯運算及執(zhí)行指令的輸出，因此對CPU處理能力的要求增高，性能增強，我們選用了先進的AB公司1769系列CPU作為核心，網(wǎng)絡示意圖如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡示意圖

1.2 以太網(wǎng)

推焦車電氣系統(tǒng)以太網(wǎng)采用環(huán)網(wǎng)鏈路，優(yōu)點是：整條網(wǎng)路中如果其中一點由于網(wǎng)線脫落或者其他原因造成線路斷掉，環(huán)網(wǎng)可以保證所有設備的正常通訊；故障可以發(fā)出掉網(wǎng)信號，指示提醒操作員在不影響設備正常運行的情況下，及時處理故障，保證了設備的正常運行。環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡示意圖如下頁圖2所示。

1.3 DP網(wǎng)絡

圖2 環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡示意圖

DP網(wǎng)絡雖然不及以太網(wǎng)傳輸速度快，但是DP網(wǎng)絡在工業(yè)領域應用多且成熟，以往我們焦化行業(yè)中應用較為普遍，因此負責數(shù)據(jù)傳輸?shù)木幋a器及位移傳感器采用DP網(wǎng)絡的通訊方式；網(wǎng)絡采用DP常見的串型連接，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性、穩(wěn)定性、準確性；推焦車上編碼器與位移傳感器通過AB DP模塊，使用DP網(wǎng)絡與CPU聯(lián)系起來。

推焦、平煤機構上采用編碼器控制，取門、小爐門開門機構上采用位移傳感器，編碼器、位移傳感器優(yōu)點如下：

1）可在工控機上數(shù)字及動畫顯示行程；提供給操作員與實際相同且直觀的操作環(huán)境，保證了操作員操作的直觀性。

2）所顯示行程的精度高且準確，精度可達5μm；高精度保證了機構運行的穩(wěn)定性、可靠性、可控性。

3）在整個機構行程上的任意位置，可做限位使用，且不受數(shù)量限制，保證機構的安全可靠性。

2 PLC組成

推焦車PLC選用AB 1769系列PLC，分布在PLC柜內的主站由CPU模塊、電源模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、DP通訊模塊組成；機旁分站選用1734網(wǎng)絡模塊，數(shù)字量輸入輸出模塊組成。整個PLC以CPU為核心連接主站及分站所有模塊進行數(shù)據(jù)傳輸交換，網(wǎng)絡采用以太網(wǎng)通訊，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性、穩(wěn)定性。

3 HMI人機界面

推焦車采用了雙工控機雙機熱備設計方案，保證人機操作界面（HMI）工控機的正常運行；界面編程軟件使用AB的FactoryTalk View Site E－dition軟件，SE是專為自動化過程或機器監(jiān)視以及管理控制而設計的，可對工控機界面進行畫面程序編寫，SE功能強大，完全滿足設備的需要。

1）HMI操作界面按照機構分類，操作方便直觀；即將各個機構動作分別設置在各個機構單元內，使得操作界面清晰明了。例如取門的所有動作，包括操作模式、操作方式的選擇、取門機構各個動作的操作按鈕指令，均在取門界面內，便于司機操作方便。圖3所示為HMI畫面結構組成。

圖3 HMI畫面結構組成

2）可做動態(tài)畫面演示：例如推焦桿、平煤桿配合編碼器使用，可做動態(tài)行程顯示，大大增強了HMI人機界面的簡單操作性，給司機提供與實際動作更為直觀的操作感覺，使工控機上的行程數(shù)值顯示與動畫行程結合起來，更為直觀地顯示了推焦桿、平煤桿的實際動作。

3）單獨的報警界面：采用SE中HMI標簽報警，可及時地將報警信息反映到操作畫面中，讓操作員及時發(fā)現(xiàn)故障，及時處理故障。

4 控制方式

4.1 機旁操作方式

用于緊急狀態(tài)下對機構的操作。設備上設置機旁操作箱，作用是在緊急狀態(tài)下，可在機旁操作，人為觀察機構的動作，以保證有操作員觀察緊急狀態(tài)下機構的動作要求，以免由于聯(lián)鎖故障等引起動作不允許執(zhí)行的情況，保證設備的可運行要求，避免損壞設備。

4.2 HMI操作方式

用于操作員在司機室的正常操作，此方式又分4種操作方式（如圖4）。

圖4 操作模式及方式HMI界面圖

1）點動操作方式：即只有持續(xù)按下操作按鈕指令，機構才動作，此方式下機構帶有聯(lián)鎖及到位限位，適用于正常微調機構動作。

2）手動操作方式：即一鍵操作本機構完成到位動作，此方式下機構帶有聯(lián)鎖及到位限位，適用于正常的單機構單動作。

3）自動操作方式：即單元自動，一鍵操作即可取門、關門、開小爐門、關小爐門等。

4）解鎖模式：如在一些限位信號不到位、聯(lián)鎖條件突然丟失等的特殊情況下，為方便司機在司機室迅速恢復機構的正常狀態(tài)，設置了解鎖模式，先將機構恢復正常狀態(tài)后再進行檢修、故障處理。

5 其他數(shù)據(jù)傳輸及控制方式

1）設備上有許多模擬量信號，均為4～20mA輸入信號，通過PLC模擬量輸入模塊的數(shù)據(jù)轉換，將抽象的不可捉摸的電流信號轉化為可讀的，與實際情況接近的可讀數(shù)值反映在工控機上，便于司機對設備狀態(tài)變化的實時監(jiān)控。例如壓力、溫度等信號。

2）推焦車上還有4～20mA的比例閥控制：比例閥速度可調，對于長行程的取門機構來說，控制速度，大大節(jié)約了取門時間，同時也保證了設備運行的穩(wěn)定性，減小了因速度快而引起的機械沖擊力；這對于保證機械結構的穩(wěn)定性來說是非常必要的。

6 結語

此套焦爐機械設備配合先進的7m頂裝焦爐使用，設備的機械、液壓水平也較為先進，為保證設備的安全穩(wěn)定運行，采用了先進的電氣控制技術，從而滿足設備的正常需求。