凌鋼1#高爐熱風(fēng)爐PLC系統(tǒng)控制應(yīng)用

1 引言
凌鋼1#高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)由3座內(nèi)燃改造式熱風(fēng)爐組成，其煤氣系統(tǒng)、助燃風(fēng)系統(tǒng)、冷風(fēng)、熱風(fēng)混風(fēng)系統(tǒng)的切斷閥采用電動和液壓傳動閥門，設(shè)計送風(fēng)溫度為1100℃，采用分離式熱管余熱回收數(shù)量。
熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)是高爐自動化系統(tǒng)工程中基礎(chǔ)自動化子系統(tǒng)，它采用美國A-B公司的PLC-5可編程控制器，Ethernet高速數(shù)據(jù)工業(yè)局域網(wǎng)和OS監(jiān)控系統(tǒng)。熱風(fēng)爐自動控制系統(tǒng)由儀控和電控兩部分組成。儀控主要完成工藝生產(chǎn)過程參數(shù)控制和調(diào)節(jié)閥的自動調(diào)節(jié)及控制。電控主要完成換爐自動控制。2 自動化系統(tǒng)組成
PLC-5系列可編程序控制器是美國A-B公司在20世紀(jì)80年代后期開始推出的產(chǎn)品，是一種既可進行順序控制和程序控制，又可進行閉環(huán)過程控制的高檔的半型可編程控制器。它不僅具有一個功能強且完善的指令系統(tǒng)，而且易于擴展、具有模板插件型結(jié)構(gòu)。適用于各種被控對象與生產(chǎn)過程。
多平臺開發(fā)軟件，在高層編程軟件支持下，可方便對其梯形圖編程，順序功能流程圖編程，實現(xiàn)模塊化編程，工作站采用多用“20”彩色圖形工件站，通過Ethernet的工業(yè)局域網(wǎng)，實現(xiàn)對生產(chǎn)自動化過程監(jiān)控和管理，見圖1。

圖1 系統(tǒng)框圖

3 主要控測項目和控制
熱風(fēng)爐主要是為高爐提供穩(wěn)定高溫的熱風(fēng)，主要檢測項目有拱頂溫度、廢氣溫度、換熱器助燃風(fēng)出/入口溫度、換熱器廢氣入/出口溫度、煤氣和助燃風(fēng)壓力、流量、冷卻水壓力、流量等。控測信號進入PLC后進行線性化計算，氣體流量溫度與壓力補正，并在上位工作站OS上顯示所有數(shù)據(jù)。
(1) 熱風(fēng)爐送風(fēng)自動控制
熱風(fēng)爐是蓄熱式的，它交替工作，有“燃燒”、“送風(fēng)”和“悶爐”(過渡狀態(tài))三種狀態(tài)。狀態(tài)的變換是根據(jù)工藝、設(shè)備和安全的要求。熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)為兩燒送的送風(fēng)制度，送風(fēng)溫度由送風(fēng)爐出口的不同風(fēng)溫混合而成。當(dāng)送風(fēng)溫度低于設(shè)定值，調(diào)節(jié)冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥開度。當(dāng)送風(fēng)溫度高于設(shè)定值時，還必須滲入一定的冷風(fēng)。

4 換爐控制系統(tǒng)
熱風(fēng)爐換爐可以有“全自動”(定時換爐，三個熱風(fēng)爐順序轉(zhuǎn)換)、“單爐自動”(只該熱風(fēng)爐自動轉(zhuǎn)換狀態(tài)，但要操作臺主按相應(yīng)按鈕起動)、“遙控手動”(操作臺上單個閥控制，此時仍保持閥間聯(lián)鎖)、“機旁手動”(只控修時使用，各閥除聯(lián)鎖)等四種操作方式。
(1) 全自動操作方式
在3座熱風(fēng)爐同時工作時，可選擇兩燒一關(guān)變風(fēng)量，操作人員在OS工作站上設(shè)定換爐時間，周期地進修全自動操作。例如，由“燃燒”轉(zhuǎn)為“送風(fēng)”的順序為:關(guān)閉煤氣、空氣切斷閥和燃燒閥→延時若干秒后關(guān)閉煙道閥(至此各閥關(guān)閉而轉(zhuǎn)入“閥爐狀態(tài)”)→開啟冷風(fēng)旁通閥(進入灌入冷風(fēng))→延時若干秒后開啟熱風(fēng)閥→打開冷風(fēng)閥→關(guān)閉冷風(fēng)旁通閥;而“送風(fēng)”轉(zhuǎn)入“燃燒”的順序為:關(guān)冷風(fēng)閥→關(guān)熱風(fēng)閥→開廢氣閥(放去爐內(nèi)延留廢氣)→延時若干秒均壓后開煙道閥→關(guān)廢氣閥→開煤氣切斷閥、燃燒閥(煤氣調(diào)節(jié)閥微開若干秒，點火后全開)→開空氣燃燒閥。各閥順序動作，具有一定聯(lián)鎖，特別須防止有關(guān)燃燒各閥未關(guān)時開啟送風(fēng)有關(guān)各閥或其相反動作;
(2) 單爐自動操作
操作人員在OS工作站上調(diào)出各熱風(fēng)爐單爐自動操作通;根據(jù)熱風(fēng)爐初始工作狀態(tài)選擇日的工作狀態(tài)。例如:燜爐→燃燒、燃燒→燜爐，燜爐→送風(fēng)，送風(fēng)→燜爐、送風(fēng)→隔離、燃燒→隔離等多種轉(zhuǎn)換狀態(tài)，各閥門按規(guī)定的程序動作;
(3) 遙控手動
操作人員在OS上位工作站通過功能鍵選擇聯(lián)鎖手動操作方式，根據(jù)熱風(fēng)爐初始工作狀態(tài)選擇要轉(zhuǎn)換目的工作狀態(tài)。在熱風(fēng)爐值班室OS上位工作站上對各閥門進行單個開、關(guān)遙控操作。為確保人身和設(shè)備安全，所有閥門的開、關(guān)都是在滿足必要聯(lián)鎖條件下執(zhí)行;
(4) 機旁手動
使用現(xiàn)場控制箱上的按鈕，可單獨操作所有閥門設(shè)備，各閥門間的聯(lián)鎖關(guān)系全部解除，只是在發(fā)生故障和閥試檢修時使用。
上述操作均在熱風(fēng)爐值班室OS上位工作站上，操作十分方便，畫面清晰。上位機監(jiān)視操作畫面，方便于值班人員檢查、操作熱風(fēng)爐生產(chǎn)工況、事故報警、診斷等。
監(jiān)視畫面根據(jù)工藝生產(chǎn)工況，包括有:熱風(fēng)爐工藝流程總貌;熱風(fēng)爐單體工作狀態(tài)畫面;熱風(fēng)爐換爐順控畫面;熱風(fēng)爐工藝參數(shù):溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)顯示畫面;工藝參數(shù)趨勢記錄畫面;事故報警記錄畫面等。
5 結(jié)束語
目前，本PLC系統(tǒng)已成功應(yīng)用于凌鋼1號380m3高爐的熱風(fēng)爐控制中，經(jīng)調(diào)試使用，系統(tǒng)運行良好，滿足了用戶的要求。