秦澤天

(攀鋼釩煉鐵廠,四川攀枝花 617000)

攀鋼新1#燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)的控制調(diào)整

秦澤天

(攀鋼釩煉鐵廠,四川攀枝花 617000)

攀鋼新1號(hào)燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)的調(diào)速設(shè)備都使用的是MM440變頻器,控制系統(tǒng)采用的是施耐德的昆騰系列產(chǎn)品,原設(shè)計(jì)的控制方式是由Profibus—DP總線通訊控制,所有DP接頭串接形成總線型結(jié)構(gòu),這種方式結(jié)構(gòu)簡單且成本低廉,在自動(dòng)化工業(yè)中應(yīng)用廣泛,但故障排查很費(fèi)時(shí),為了適應(yīng)現(xiàn)場工作的需要,降低故障率,將原來DP通訊控制方式調(diào)整為硬接線控制并優(yōu)化,縮短排查故障的時(shí)間,避免生產(chǎn)線因通訊故障停機(jī)。

硬接線;昆騰;通訊;Profibus-DP

1 引言

攀鋼隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展,天然富礦在產(chǎn)量與質(zhì)量上都已不能滿足高爐冶煉需求,而燒結(jié)這種人造富礦法是解決這一矛盾的最好辦法之一,所謂燒結(jié)就是將各種粉狀含鐵原料,配以一定燃料和熔劑,在燒結(jié)設(shè)備上通過一系列理化反應(yīng)形成燒結(jié)塊礦,燒結(jié)礦的質(zhì)量直接決定了高爐冶煉指標(biāo)。所以燒結(jié)機(jī)是保障該廠高爐低成本生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),是向高爐提供精料的“廚房”,是高爐實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的保障。新1#燒結(jié)機(jī)是煉鐵廠第一座360 m2大型連續(xù)帶式燒結(jié)機(jī),年計(jì)劃燒結(jié)礦產(chǎn)能400多萬噸,采用的是抽風(fēng)燒結(jié)法,這種方法生產(chǎn)率高,原料適應(yīng)性強(qiáng),機(jī)械化程度高,勞動(dòng)條件好且便于大型化、自動(dòng)化[1]。如果燒結(jié)機(jī)配套設(shè)備大面積故障停機(jī),將會(huì)直接影響到燒結(jié)礦的供應(yīng),對燒結(jié)產(chǎn)能與高爐產(chǎn)能相匹配的企業(yè)而言,燒結(jié)礦停機(jī)時(shí)間過長將導(dǎo)致高爐被迫休風(fēng),造成的損失十分巨大。因此,配套設(shè)備選擇合理的控制方案是非常有必要的。

2 控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

新1#燒結(jié)機(jī)采用了較先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和控制設(shè)備。其控制系統(tǒng)采用4組施耐德Quantum系列PLC作為控制站,實(shí)現(xiàn)了配料混合系統(tǒng)、燒結(jié)冷卻系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)、成品整粒系統(tǒng)及其運(yùn)輸、原燃料接受和循環(huán)加水等系統(tǒng)生產(chǎn)的自動(dòng)化。Quantum系統(tǒng)集體積小巧和堅(jiān)固設(shè)計(jì)于一體,因而,即使在最惡劣的現(xiàn)場環(huán)境下使用,也能確保其高性價(jià)比及可靠的安裝、運(yùn)行。系統(tǒng)安裝配置簡單,適用于各種應(yīng)用場合[2]。在泥輥、十一輥、燒結(jié)機(jī)、環(huán)冷機(jī)和配料皮帶秤等重要調(diào)速控制設(shè)備中,采用的是PROFIBUS-DP數(shù)字通訊控制技術(shù)和西門子MM440變頻器,實(shí)現(xiàn)了高精度數(shù)字調(diào)速控制。

在攀鋼新1#燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)中,PLC與變頻器之間是由Profibus-DP通訊電纜總線型連接控制變頻器工作,以配料系統(tǒng)為例,如圖1。

圖1 配料系統(tǒng)原控制方式

這種PROFIBUS-DP總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)雖然能減少控制器模塊和電纜的使用,但當(dāng)它用于工作環(huán)境不太理想的場所時(shí),其最精密接頭部分就很容易給系統(tǒng)帶來通訊故障,進(jìn)而使得燒結(jié)設(shè)備大面積停機(jī),接頭數(shù)量越多,故障的排查與處理也就越麻煩。攀鋼新1#燒結(jié)機(jī)投產(chǎn)以來多次出現(xiàn)該類故障,引起燒結(jié)機(jī)停機(jī),損失巨大。

攀鋼新1#燒結(jié)機(jī)變頻器設(shè)備眾多,調(diào)整前均由PROFIBUS-DP總線型拓?fù)淇刂??？刂谱冾l器啟動(dòng),集中/機(jī)旁切換指令是通過MM440的DI端子控制,其他的頻率給定、遠(yuǎn)程啟停、故障復(fù)位均是由DP通訊控制。而機(jī)旁模式是由連接變頻器DI端子的按鈕進(jìn)行啟動(dòng),其頻率則是由電位器人工機(jī)旁給定。其程序流程見圖2,電氣原理見圖3。

圖2 調(diào)整前的程序流程圖

3 方案調(diào)整

當(dāng)連接到編程終端的PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí),Unity Pro允許用戶更換程序。這些修改可通過執(zhí)行以下操作實(shí)現(xiàn):

①必要時(shí),將PLC中的應(yīng)用傳輸?shù)竭\(yùn)行Unity Pro的PC終端。

②在離線方式下準(zhǔn)備更改程序。這些程序修改可以是任何類型、以任何語言編寫(IL,ST,LD,FBD和SFC),例如添加SFC動(dòng)作或步驟。而且還可以對用戶功能塊(DFB)的代碼進(jìn)行修改,但不可以修改其接口。這些程序修改可采用PLC模擬器測試。

③在PLC上(運(yùn)行方式)更新程序(生成更改)。

該功能使用戶可以在一個(gè)單獨(dú)的修改會(huì)話中(這樣可確保修改與相關(guān)控制過程之間的統(tǒng)一和一致)完成對應(yīng)用程序中不同點(diǎn)的程序代碼和數(shù)據(jù)的添加和修改工作。

圖3 電氣原理圖

于是將總線型控制方式調(diào)整為硬接線控制,將變頻器視為執(zhí)行器,保持原有的啟停KA、手自動(dòng)切換KAS指令,PLC給出4-20 m A模擬量輸出作為變頻器頻率指令,經(jīng)隔離器隔離,給至變頻器。接受變頻器運(yùn)行狀態(tài)、故障的數(shù)字量信號(hào)反饋。電纜均使用KVVRP(或KVVP)5*1.0控制電纜,數(shù)字量與模擬量各使用一根電纜,敷設(shè)線路盡量避開強(qiáng)電。原運(yùn)行信號(hào)、故障報(bào)警信號(hào)全部由DP通訊電纜取回,現(xiàn)改為PLC數(shù)字量輸入模板采集。以運(yùn)行信號(hào)為例,在所有程序連鎖中將原有DP通訊的運(yùn)行反饋信號(hào)點(diǎn)名替換為重新命名的、地址調(diào)整后的數(shù)字量信號(hào)點(diǎn)名。模擬量輸出模板選用140ACO13000 High Density Analog Out I/O Module,采用外供電方式連接隔離器。調(diào)整后的PLC側(cè)電氣原理圖如圖4,程序流程圖如圖5。

圖4 調(diào)整后的PLC側(cè)電氣原理圖

調(diào)整前變頻器遠(yuǎn)程模式的啟動(dòng)是由控制字的寫入實(shí)現(xiàn)的,調(diào)整后變頻器兩種工作模式統(tǒng)一由KA指令啟停。

燒結(jié)機(jī)本體有反轉(zhuǎn)工序,并且只在手動(dòng)狀態(tài)下生效。其反轉(zhuǎn)指令KA52_308直接傳至變頻器KA52端,因此反轉(zhuǎn)程序不需調(diào)整。只需調(diào)整正轉(zhuǎn)指令的控制邏輯,且與配料段方法一致。

圖5 調(diào)整后的程序流程圖

西門子MM440變頻器的本地遠(yuǎn)程控制主要由CDS參數(shù)組控制功能實(shí)現(xiàn),變頻器軟件本身具備3套控制參數(shù)組(CDS),在每組參數(shù)里設(shè)置不同的給定源和命令源,選擇不同參數(shù)組,從而實(shí)現(xiàn)本地遠(yuǎn)程控制的切換。

由于啟用了變頻器AI2端子,控制方式有變化,變頻器參數(shù)也相應(yīng)地做出了調(diào)整,如表1。其中P1000[0]與P1000[1]是依PLC程序邏輯而定。

4 優(yōu)化

由于本次調(diào)整采用的是將原有的控制程序基本保留,在原有基礎(chǔ)上采用植入新邏輯的方法,故該優(yōu)化施行之后,DP總線依然可以繼續(xù)利用。取長補(bǔ)短,去掉DP總線的控制功能,保留通訊功能,將其轉(zhuǎn)化為一種輔助監(jiān)測手段,用于讀取變頻器反饋信息,例如實(shí)際電流值等,方便遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障判斷。

表1 參數(shù)對比表

以往因?yàn)镈P接頭于生產(chǎn)至關(guān)重要,備件質(zhì)量方面要求很高,均是使用的進(jìn)口件,成本高,進(jìn)貨周期長。將DP通訊線的控制功能去除后,DP通訊接口的重要程度下降,備件可以國產(chǎn)化,每個(gè)DP接頭可節(jié)約200多元,并縮短了進(jìn)貨周期,有效保障了備品準(zhǔn)備。

新增加的程序邏輯需要占用大量空間,并且不利于批量化改進(jìn),于是將嫁接的程序全數(shù)打包形成功能塊,節(jié)約空間的同時(shí)也極大方便了程序的批量化修改。

5 結(jié)論

本次控制方案優(yōu)化主要包含計(jì)算機(jī)控制與電氣自動(dòng)化兩個(gè)方面,充分利用MM440的CDS參數(shù)組技術(shù),對變頻器參數(shù)作出調(diào)整,啟用其AI2端子,遠(yuǎn)程(集中)模式時(shí)頻率由原來的DP通訊調(diào)整為PLC的模擬量模板輸出至變頻器AI2端子,原有的啟停、切換端子保留,將攀鋼釩煉鐵廠新1#燒結(jié)機(jī)的總線控制調(diào)整為硬接線控制,避免了由于總線通訊故障導(dǎo)致的大面積停機(jī),保障了燒結(jié)機(jī)可開動(dòng)率。

[1] 賈艷,李文興.鐵礦粉燒結(jié)生產(chǎn)[M].冶金工業(yè)出版社,2006.

Ameliorate the Control Mode of Agglomeration System No.1 in Pan Steel

QIN Ze-tian

(Pan steel puddling factory,Panzhihua 617000,Sichuan,China)

Agglomeration system No.1 in Pan steel mostly use MM440 transducer made by Simens to adjust speed of product line,use Quantum system made by Schneider Electric to process flow. As first design,communication bus is Profibus—DP,and all the DP plugs are in series.This mode is simple and cost cheaply,widely used in industry area,but waste too many time in failure checking.In order to adapt new circumstance,reduce the failure rate,change communication control system into mix mode and optimize it.Cut the time in failure check,Avoid product line stop caused by communication failure.

cable connection,quantum,communication,Profibus-DP

TF325.1

A

秦澤天,助理工程師,主要從事電氣及計(jì)算機(jī)自動(dòng)化工作。

1001-5108(2016)05-0049-07