張衛(wèi)壯,陳樹(shù)武

（承德建龍?zhí)厥怃撚邢薰?河北 承德 067000）

0 前言

本文介紹了承德建龍豎爐焙燒系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)中用西門(mén)子S7-400系列PLC作為控制核心，以STEP7來(lái)對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行編程，利用PLC控制設(shè)備運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)自動(dòng)化。

1 概述

焙燒系統(tǒng)是將造球系統(tǒng)通過(guò)生球篩分后的合格10～16mm的球形生料，通過(guò)豎爐內(nèi)部干燥、預(yù)熱、培燒、冷卻過(guò)程，生成具有良好冶金性能的含鐵球團(tuán)，供高爐冶煉使用。

自動(dòng)化軟件配合硬件系統(tǒng)，完成整個(gè)系統(tǒng)的在線監(jiān)視、控制、安全保障等工作。軟件編制遵循安全、可靠、先進(jìn)的原則，以期在生產(chǎn)中最大限度的保障設(shè)備及人員的安全，設(shè)備動(dòng)作聯(lián)鎖可靠，人員干預(yù)及時(shí)，以及先進(jìn)的控制思想的引入運(yùn)用。

2 系統(tǒng)控制說(shuō)明

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有三種控制方式：本地操作、遠(yuǎn)程手動(dòng)、遠(yuǎn)程自動(dòng)。本地和遠(yuǎn)程操作通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)操作箱上的“本地/遠(yuǎn)程”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制。遠(yuǎn)程手動(dòng)、自動(dòng)操作通過(guò)主控室OS（操作員站）操作界面模擬開(kāi)關(guān)控制，遠(yuǎn)程操作方式必須在現(xiàn)場(chǎng)操作箱上的選擇開(kāi)關(guān)位于“遠(yuǎn)程”位置時(shí)才能有效。

遠(yuǎn)程手動(dòng)分解鎖手動(dòng)和聯(lián)鎖手動(dòng)兩種方式。該操作除了與設(shè)備本身電氣回路硬聯(lián)鎖和軟件中的啟、停超時(shí)保護(hù)有關(guān)外，還與上下游設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)聯(lián)鎖。啟動(dòng)時(shí)，流程內(nèi)下游相鄰設(shè)備必須是“運(yùn)行”狀態(tài)；停止時(shí)，流程內(nèi)上游相鄰設(shè)備必須是“停止”狀態(tài)。

遠(yuǎn)程自動(dòng)是正常生產(chǎn)時(shí)采用的操作方式，流程內(nèi)設(shè)備按照程序自動(dòng)順序啟、停，設(shè)備之間聯(lián)鎖保護(hù)，最大限度的保證安全生產(chǎn)，防止誤操作發(fā)生。

3 控制流程設(shè)置

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

（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(shè)備停車(chē)時(shí)序如下：齒輪卸料機(jī)停止（延時(shí)時(shí)間根據(jù)電振熱礦給料機(jī)排空時(shí)間確定）——電振熱礦給料機(jī)停止。

4 儀表控制

豎爐焙燒系統(tǒng)包含大量?jī)x表，操作人員通過(guò)監(jiān)視儀表數(shù)據(jù)判斷設(shè)備工況。

4.1 儀表監(jiān)視

按照儀表類(lèi)別有下列主要儀表提供給操作人員監(jiān)視：豎爐爐膛內(nèi)溫度、外燃室溫度、煤氣溫度、電機(jī)定子溫度、風(fēng)機(jī)軸承溫度、振動(dòng)、冷卻水流量、壓力、助燃風(fēng)、冷卻風(fēng)、煤氣流量、壓力、潤(rùn)滑油壓力等。

4.2 儀表控制

系統(tǒng)儀控有：外燃室控制、電振熱礦給料機(jī)頻率控制。

外燃室控制分手動(dòng)和自動(dòng)，手動(dòng)/自動(dòng)切換在OS操作界面完成。手動(dòng)情況下，畫(huà)面輸入手動(dòng)錄入燃燒室煤氣調(diào)節(jié)閥和助燃空氣調(diào)節(jié)閥開(kāi)度值，調(diào)節(jié)閥將按照設(shè)定值動(dòng)作到位，畫(huà)面顯示閥門(mén)實(shí)際開(kāi)度。自動(dòng)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(jí)控制）。

（1）流量控制在自動(dòng)條件下，當(dāng)“流量/溫度”控制方式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)位于“流量”時(shí)，操作為流量自動(dòng)控制方式。該控制方式需設(shè)定兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是煤氣流量目標(biāo)值，一個(gè)是助燃空氣流量比率K值。設(shè)定后，煤氣調(diào)節(jié)閥將根據(jù)煤氣流量目標(biāo)設(shè)定值自動(dòng)調(diào)節(jié)。煤氣流量的實(shí)際測(cè)量值*K后的值，作為空氣調(diào)節(jié)閥的設(shè)定值自動(dòng)調(diào)節(jié)。

（2）溫度控制在自動(dòng)條件下，當(dāng)“流量/溫度”控制方式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)位于“溫度”時(shí)，操作為溫度自動(dòng)控制方式。該控制方式需設(shè)定兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是外燃室溫度目標(biāo)值，一個(gè)是助燃空氣流量比率K值。設(shè)定后，煤氣調(diào)節(jié)閥將根據(jù)溫度目標(biāo)設(shè)定值自動(dòng)調(diào)節(jié)煤氣流量。煤氣流量的實(shí)際測(cè)量值*K后的值，作為空氣調(diào)節(jié)閥的設(shè)定值自動(dòng)調(diào)節(jié)。

在外燃室煤氣管路和助燃空氣管路均設(shè)有快速切斷閥，在發(fā)生事故時(shí)可及時(shí)切斷煤氣和空氣管路，防止事故擴(kuò)大。首先，將現(xiàn)場(chǎng)切斷閥手操器打到“遠(yuǎn)程”控制方式。在OS操作界面上有“手動(dòng)/自動(dòng)”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，“手動(dòng)”條件下，人為操作切斷閥的開(kāi)和關(guān)?！白詣?dòng)”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(shí)，煤氣切斷閥立刻關(guān)閉，切斷煤氣供給。當(dāng)煤氣切斷閥關(guān)到位開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，助燃空氣切斷閥立刻關(guān)閉。

電振熱礦給料機(jī)頻率控制。

將現(xiàn)場(chǎng)操作箱上的變頻器速度控制工作制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到“遠(yuǎn)程”，在OS操作界面輸入變頻器頻率目標(biāo)值，電振熱礦給料機(jī)將根據(jù)輸入值動(dòng)作，為開(kāi)環(huán)控制方式。

5 事故管理

事故管理分為報(bào)警、保護(hù)停機(jī)、急停操作。

（1）報(bào)警。報(bào)警由PLC自動(dòng)發(fā)出，在OS操作界面的設(shè)備上產(chǎn)生閃爍提示并顯示報(bào)警信息，崗位根據(jù)信息內(nèi)容采取必要規(guī)避措施。報(bào)警不停車(chē)，反映設(shè)備處于異常狀態(tài)，如不及時(shí)干預(yù)將導(dǎo)致保護(hù)停機(jī)。

報(bào)警信息包括：各測(cè)量點(diǎn)的溫度、流量、壓力等儀表量達(dá)到或超過(guò)報(bào)警值。

（2）保護(hù)停車(chē)。設(shè)備在事故狀態(tài)下的一種停車(chē)保護(hù)，通過(guò)軟件功能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，可最大程度的杜絕設(shè)備、生產(chǎn)和人員事故。在保護(hù)停車(chē)發(fā)生后，在OS操作界面事故設(shè)備上產(chǎn)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(chǎn)緊急情況下，為了防止人員或設(shè)備事故，而采取的人為緊急干預(yù)操作。急停操作在主控室OS界面，為防止誤操作發(fā)生，“急?！卑粹o設(shè)為二次確認(rèn)操作方式。

急停操作必須將現(xiàn)場(chǎng)操作箱上的“本地/遠(yuǎn)程”按鈕位于“遠(yuǎn)程”位置，其具有最優(yōu)先級(jí)，在遠(yuǎn)程任何控制方式下（遠(yuǎn)程自動(dòng)、遠(yuǎn)程手動(dòng)）均有效。

6 結(jié)束語(yǔ)

焙燒自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行至今，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好，實(shí)踐證明PLC控制系統(tǒng)在承德建龍豎爐焙燒系統(tǒng)中的應(yīng)用有效地滿足了豎爐生產(chǎn)連續(xù)進(jìn)行的可靠性要求，減少了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，為工藝生產(chǎn)提供重要保證。

[1]王慶河,王鋒.DCS在球團(tuán)豎爐中的應(yīng)用[J].山東冶金, 2003(S1).

[2]李彥芹,董昌群,殷倩倩.PLC控制系統(tǒng)在秦皇島安豐豎爐中的應(yīng)用[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化,2012(12).

[3]李興旺.馬鋼球團(tuán)廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)[J]. 燒結(jié)球團(tuán),2001(03).