武偉

摘 要：隨著科學技術的不斷進步以及社會對于鋼鐵需求的不斷擴大，這些都加速了鋼鐵行業(yè)的迅速發(fā)展以及在技術運用方面源源不斷的改革。文章主要就是對煉鐵高爐的電氣自動控制系統(tǒng)進行簡單的探究，對煉鐵高爐的電氣自動控制系統(tǒng)的設計出發(fā)點以及基本的配置進行簡單的分析，并介紹了電氣自動控制系統(tǒng)中的高爐本體自動控制、高爐自動化傳動控制系統(tǒng)、熱風爐控制系統(tǒng)、自動監(jiān)控系統(tǒng)。

關鍵詞：煉鐵；高爐；電氣；自動控制系統(tǒng)

1 概述

在科學技術不斷進步的今天，人們對于煉鐵的數(shù)量以及煉鐵的質量的要求都在不斷地改變著，在冶金生產(chǎn)過程中，高爐是至關重要的部分，高爐的出鐵質量、產(chǎn)量直接關系到鋼的質量和產(chǎn)量，煉鐵高爐是連續(xù)作業(yè)的，而進行連續(xù)作業(yè)都需要配套的電氣自動控制系統(tǒng)來進行控制及操作。高爐的電氣自動控制就是為了達到特定的控制目的，在沒有人直接參與操作的情況下，使用檢測儀表和其他的控制設備裝置對機器或者某一生產(chǎn)過程進行控制?，F(xiàn)代高爐自動化主要是指儀表檢測及控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和過程及管理用的計算機。其中儀表控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)通常由DCS或PLC完成。

2 高爐電氣自動控制系統(tǒng)設計及其配置

高爐的電氣自動控制系統(tǒng)根據(jù)高爐特點，一般都是選擇開放式的設計結構，高爐的電氣自動控制系統(tǒng)設計的最基本要求是安全穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)需要，性價比相對比較高。分散是煉鐵高爐電氣自動控制系統(tǒng)中自動化設備的主要特點，為了達到能夠盡量的減少電纜的使用數(shù)量，以及方便維修人員對電氣自動化設備進行維修，降低成本為目的。電氣自動化設備主要是按照網(wǎng)絡分支體系，主站和分支之間主要是通過網(wǎng)線進行連接。在煉鐵高爐的控制系統(tǒng)中存在一個問題，因為每個控制系統(tǒng)是獨立的，這樣的設計方式在進行操作的時候會有很大的不便。但可以通過PLC系統(tǒng)，并將其作為一個最基本的操作站，這樣就能夠實現(xiàn)對現(xiàn)場的施工進行相對比較好的控制操作。以PLC為核心的，集中與分散相結合，自動化控制過程及監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡布局結構如圖1所示，為保證各工藝過程的安全運行，各控制站采用LK冗余系統(tǒng)，支持電源冗余、CPU冗余、總線冗余，所有模塊均支持帶電插拔，使系統(tǒng)的安全性、可靠性大大提高。

圖1 自動化控制過程及監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡布局結構

系統(tǒng)采用可編程控制器（PLC）作為基礎級控制站，上位計算機作為操作站，PLC控制工藝設備的運行、檢測系統(tǒng)中有關工藝參數(shù)并對各個設備進行操作控制。包括邏輯控制和數(shù)據(jù)信息采集處理等。操作站主要實現(xiàn)操作人員通過CRT上的實時動態(tài)畫面監(jiān)視現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況；根據(jù)現(xiàn)場的實際情況對生產(chǎn)過程進行必要的干預，進行人機對話。上位計算機處理生產(chǎn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)通訊，操作站配置完善的CRT顯示及全鍵盤編程和操作監(jiān)視功能，以完成對系統(tǒng)的編程、操作、監(jiān)視。上位機使用以太網(wǎng)進行連接，考慮到系統(tǒng)運行期間數(shù)據(jù)的傳輸量會很大，所以在進行對以太網(wǎng)的選擇時必須要在能夠滿足上位機之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A之上建立。為了保證現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳送的安全可靠性以及實時行，在PLC和遠程站點必須要使用現(xiàn)場總線進行連接。

3 高爐本體控制系統(tǒng)

高爐過程檢測和控制的主要項目可分為，監(jiān)視爐內(nèi)反應、穩(wěn)定高爐操作、保護爐體及人身安全等，因此高爐檢測儀表及控制系統(tǒng)的選擇十分重要，它直接關系到高爐的正常生產(chǎn)，爐體維護及設備保護。高爐本體部分主要實現(xiàn)對高爐本體的相關高爐生產(chǎn)工藝參數(shù)的采集控制功能，包括計算機部分（軟、硬件）、PLC模塊、信號調理器、一次檢測儀表等組成。采用計算機顯示高爐本體全部有關溫度、壓力、流量等，熱工參數(shù)實現(xiàn)全CRT顯示，可進行表格列表顯示、模擬工藝設備圖形顯示、歷史趨勢曲線方式等多顯示方式畫面的切換。可實現(xiàn)歷史曲線調用、查看數(shù)據(jù)的變化趨勢情況，分析爐況運行情況。高爐本體部分，可在計算機部分實現(xiàn)風溫（混風）的PID自動調節(jié)和控制，進行PID參數(shù)的設定，也可實現(xiàn)CRT手動調節(jié)控制混風閥裝置實現(xiàn)CRT手動調節(jié)，在計算機CRT畫面上顯示相關數(shù)據(jù)的值，如設定值、實際值、閥門閥位開度情況等。

4 高爐自動化傳動控制系統(tǒng)

高爐自動化傳動控制系統(tǒng)中可以采用交、直流調速電機來實現(xiàn)機組運行。電機機組用途和參數(shù)如表1所示：

表1 電機機組用途和參數(shù)

采用交-直-交變頻調速控制時，為了保證系統(tǒng)的可靠性，可以在在線狀態(tài)下，增加一臺同容量的變頻器及其切換柜，通過主動/從動切換線路，可快速可靠地將其投入在線狀態(tài)，快速替換主或從裝置。各套設備內(nèi)部連鎖采用獨立PLC控制，不僅增強了系統(tǒng)的可靠性能，便于維護性，而且便于今后擴展升級。

5 熱風爐控制系統(tǒng)

一般高爐都配有三座熱風爐，每座熱風爐工作周期包括燃燒、換爐、送風三個過程，保證高爐所需要的熱風能夠連續(xù)不斷地進入到高爐之中，滿足高爐對熱風周期性的需要。將冷風進行預熱就是熱風爐在煉鐵高爐中的主要作用，此外，合理地設置熱風爐燃燒制度（燃燒控制系統(tǒng)）和送風制度（換爐控制系統(tǒng)）是充分發(fā)揮熱風爐控制系統(tǒng)的潛力來滿足工藝要求（增加蓄熱能力、提高風溫），保證熱風爐設備安全，提高熱效率、降低能耗的關鍵所在。對于熱風爐的操作大致可以分為三類：全自動化、半自動化、人工。

6 自動控制系統(tǒng)的監(jiān)控

為了能夠對操作現(xiàn)場的數(shù)據(jù)等進行記錄、即時的對自動控制系統(tǒng)的運行狀況進行有效的控制，相關的工作人員采用自動控制系統(tǒng)的監(jiān)控技術對集中控制的系統(tǒng)進行監(jiān)控。在監(jiān)控的內(nèi)容之中，最主要的就是對系統(tǒng)中的工業(yè)設計的監(jiān)控，其次就是對運行的所有設備的監(jiān)控，這樣就可以盡快地發(fā)現(xiàn)所出現(xiàn)的問題，以便相關的工作人員能夠盡快的進行問題處理。

當然在控制系統(tǒng)之間一定要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，以便能夠做到對各個系統(tǒng)運行情況的監(jiān)控，這樣可以使得故障出現(xiàn)的頻率減少，而系統(tǒng)的安全可靠性則不斷地提高，整個生產(chǎn)過程也會更加的安全、有效。

7 結束語

鋼鐵冶金企業(yè)采用電氣自動控制系統(tǒng)來對煉鐵高爐進行操作的控制之后，不僅僅減少了所需要的操作人員，縮短了相關的工作人員的工作時間，還大大地提高了工作的效率，降低了企業(yè)在這方面的成本。所以電氣自動控制系統(tǒng)的使用給社會以及企業(yè)帶來很大的效益。

參考文獻

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