俞浩

摘 要：由于電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用能夠提高工作效率與生產(chǎn)質(zhì)量，減少成本支出，因而越來越受到人們的高度重視。首先闡述了高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，分析了高爐生產(chǎn)工藝及控制系統(tǒng)，然后結(jié)合高爐生產(chǎn)的實(shí)際情況，討論了爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，希望對相關(guān)研究領(lǐng)域提供幫助。

關(guān)鍵詞：高爐；自動(dòng)控制；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；控制系統(tǒng)

中圖分類號：TM571 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.10.076

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代電子信息技術(shù)逐步在高爐生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。鋼鐵高爐作業(yè)具有較高的要求，需要連續(xù)作業(yè)，因而急需對電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，以更好地監(jiān)控設(shè)備操作及運(yùn)行情況。高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)對提高生產(chǎn)工藝水平、確保設(shè)備系統(tǒng)高效運(yùn)行及提升生產(chǎn)效率等具有重要意義，因而，加強(qiáng)對高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究十分必要。

1 高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

在高爐日常作業(yè)中，電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制方式具有科學(xué)性，通常會(huì)應(yīng)用較為開放的結(jié)構(gòu)。對于高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)而言，其基本的設(shè)計(jì)思路就是高性能與低成本，從而提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展。通過分析我們可以知道，高爐電氣自控控制系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是具有分散性，主要表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)分支體系的構(gòu)建，各個(gè)分支憑借網(wǎng)絡(luò)與主站相連接，在減少電纜數(shù)量的同時(shí)，也利于日常維護(hù)，從而能夠降低成本的支出。

高爐電氣自控控制系統(tǒng)具有一定復(fù)雜性，是由多個(gè)系統(tǒng)和構(gòu)件組合而成，在以往的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，會(huì)呈現(xiàn)出多個(gè)較為獨(dú)立的系統(tǒng)，這樣不利于一體化的實(shí)現(xiàn)，無形當(dāng)中增加了系統(tǒng)操作與控制的難度。但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前在電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常會(huì)采用PLC系統(tǒng)。由于PLC是一個(gè)基礎(chǔ)性的控制站，因而能夠?qū)ΜF(xiàn)場的工藝與多種操作流程進(jìn)行有效控制。與此同時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)對話，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，精準(zhǔn)記錄各種儀器儀表中的參數(shù)。高爐電氣自控控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行，正常情況下，上位機(jī)處于備用狀態(tài)，在設(shè)計(jì)過程中，需要充分考慮上位機(jī)的手動(dòng)與自動(dòng)操作情況，從而為各種機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行起到良好的保障作用。簡而言之，在對高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循“實(shí)用、安全和簡潔”的原則，在整體結(jié)構(gòu)上可滿足生產(chǎn)的工藝與質(zhì)量要求。

2 高爐生產(chǎn)工藝及控制系統(tǒng)

通常，高爐生產(chǎn)系統(tǒng)主要由主體工藝與輔助工藝系統(tǒng)所構(gòu)成。高爐生產(chǎn)的主體工藝主要包括了高爐礦、上料、焦槽、爐

頂高爐本體、煤氣除塵、熱風(fēng)爐和制備等。而空壓站、鼓風(fēng)站污水處理系統(tǒng)等屬于高爐生產(chǎn)的輔助系統(tǒng)。本鋼鐵工程主要是把礦焦槽系統(tǒng)作為起始，一直到煤氣和爐渣的處理結(jié)束，主要生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

高爐生產(chǎn)的主體系統(tǒng)主要是由電氣、計(jì)算機(jī)和儀表這三點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)一體化控制，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、集中控制和操作等功能。對于輔助系統(tǒng)，主要根據(jù)實(shí)際工作中控制的難易程度來定，通常會(huì)應(yīng)用PLC 或者繼電器來對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視與操作控制。

3 高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

高爐生產(chǎn)中的基本要求是連續(xù)作業(yè)，在現(xiàn)代化工藝生產(chǎn)中，要想實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，離不開自動(dòng)化系統(tǒng)的支持，下面就對高爐電氣自控化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析。

圖1 生產(chǎn)工藝流程圖

3.1 自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)配置

PLC 是高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)基礎(chǔ)性配置，具有為整個(gè)系統(tǒng)提供服務(wù)的功能，同時(shí)能夠?qū)Ω鞣N機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行過程進(jìn)行控制，并詳細(xì)記錄機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行情況。高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主，用以太網(wǎng)絡(luò)對上機(jī)位進(jìn)行連接。由于需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較多，因而以太網(wǎng)需要滿足上機(jī)位之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕疽?。在PLC和遠(yuǎn)程站點(diǎn)之間進(jìn)行連接時(shí)，需要使用現(xiàn)場總線，從而為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸提供可靠的保障。對于普通的鋼鐵企業(yè)，一般需要6臺左右的機(jī)械設(shè)備來滿足日常生產(chǎn)需求，其中主要有爐頂、熱風(fēng)機(jī)布袋等，多種設(shè)備儀器可以相互備用。為了使高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能最優(yōu)化，要對控制系統(tǒng)中所需要的軟硬件都要提出較高要求。PLC需要由成本低、功效高的模塊組成，需要配置不銹鋼的計(jì)算機(jī)造作臺，并要確保編程軟件系統(tǒng)是最新版本。

3.2 煤氣凈化控制系統(tǒng)

為了促進(jìn)高爐生產(chǎn)中的各種機(jī)械設(shè)備的高效運(yùn)行，需要對高爐煤氣設(shè)備進(jìn)行定期除塵處理，因而需要逐步提高煤氣凈化

能力，確保煤氣運(yùn)輸質(zhì)量。在設(shè)計(jì)煤氣設(shè)備的凈化控制系統(tǒng)時(shí)，需要通過重力進(jìn)程，然后進(jìn)入布袋下部。布袋能夠分離煤氣中含有的灰塵，經(jīng)過過濾處理，確保提供的煤氣是完全經(jīng)過凈化處理的。當(dāng)除塵過濾以后，很多灰塵只截留在了布袋中，因而，除塵處理以后，需要打開除塵設(shè)備的灰閥對灰塵進(jìn)行處理。高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)需要包含反吹與卸灰這兩個(gè)具有不同性質(zhì)的控制流程，并要滿足單獨(dú)和自動(dòng)控制的需求。為了方便日常的工作操作，可以將煤氣凈化控制系統(tǒng)設(shè)置成手工卸灰和定時(shí)卸灰兩種形式。

3.3 熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)

熱風(fēng)爐是高爐生產(chǎn)中的重要組成部分，熱風(fēng)爐具有的主要功能就是燃燒，并加熱冷風(fēng)。當(dāng)熱風(fēng)進(jìn)入高爐后，熱風(fēng)爐與高爐之間的熱能不斷進(jìn)行交換，但是在這個(gè)過程中，高爐設(shè)備的運(yùn)行需要連續(xù)不斷的熱風(fēng)，因而，常規(guī)情況下，熱風(fēng)爐的數(shù)量要不少于3 d才能夠滿足高爐的生產(chǎn)需求。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，熱風(fēng)爐主要有手動(dòng)、自動(dòng)和半自動(dòng)三種操作方式，而站在熱風(fēng)爐角度來分析，其主要有送風(fēng)、燃燒和燜爐三種形式。送風(fēng)指的是對高爐沖壓，燃燒就是對高爐進(jìn)行減壓，而燜爐則是使高爐生產(chǎn)處于一個(gè)較為平衡的狀態(tài)，而且這三種形式之間能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并在編程軟件的支持下對其進(jìn)行控制。

3.4 自控系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)

高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)可對各個(gè)自控化的操作情況進(jìn)行監(jiān)控，因而需要另外設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，觀察作業(yè)過程中的現(xiàn)象，記錄產(chǎn)生的數(shù)據(jù)記錄，進(jìn)而對各種設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)掌控。在動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝畫面設(shè)計(jì)是關(guān)鍵性內(nèi)容，只有保證該模塊的內(nèi)容設(shè)計(jì)合理，才可以實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，詳細(xì)地掌握各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并能夠在第一時(shí)間內(nèi)采取控制措施，有效處理各種問題，并優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效控制，保證多種數(shù)據(jù)可以相互共享，提高設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低設(shè)備運(yùn)行故障，從而提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)營目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)束語

科學(xué)技術(shù)日新月異，在各行各業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)作中，人們都認(rèn)識到了信息自動(dòng)化的重要性。電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)也正在從單一功能向集成化方向發(fā)展。高爐生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要意義，因而我們要對電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)給予高度重視，加強(qiáng)研究，結(jié)合本企業(yè)的實(shí)際發(fā)展情況，對電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保高爐生產(chǎn)中各種設(shè)備系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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〔編輯：王霞〕