富士變頻器、研華工控機在煉焦監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　摘要：本文介紹了使用工控機、富士變頻器來實現(xiàn)煉焦監(jiān)控及煤氣輸送系統(tǒng)中的變頻調(diào)速的監(jiān)控方案，分析了該系統(tǒng)的主要組成部分及特性。 　
　　關(guān)鍵詞：變頻器、PID控制、運行策略、組態(tài)軟件。　　
　　０ 引言
　　　　徐鋼焦化分廠煉焦監(jiān)控及煤氣輸送系統(tǒng)要求兩個煉焦爐壓力最好在90正負30Pa，并且需要動態(tài)保存大量數(shù)據(jù)，以備分析。因兩個焦爐集氣管壓力由兩個氣動閥調(diào)節(jié)開度及總管壓力共同作用控制，總管壓力由富士變頻器調(diào)速控制,兩個焦爐集氣管與煤氣總管呈F型,若采用手動調(diào)節(jié)控制壓力和流量，不僅繁瑣，而且誤差較大，并造成能源浪費，系統(tǒng)老化加快。計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，為工業(yè)自動化開辟了廣闊的發(fā)展空間，用戶可以方便快捷地組建優(yōu)質(zhì)高效的監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過采用遠程監(jiān)控及診斷、雙機熱備等先進技術(shù)，使系統(tǒng)更加安全可靠，本系統(tǒng)采用工控機、變頻器和組態(tài)軟件等組成恒壓煉焦監(jiān)控及煤氣輸送系統(tǒng)控制方案，實現(xiàn)了對系統(tǒng)的自動監(jiān)控，達到了該系統(tǒng)的需要，并實現(xiàn)了良好的節(jié)能效果。 　　　　
　　1 技術(shù)方案
　　原系統(tǒng)總管壓力采用大循環(huán)系統(tǒng)控制，煤氣重復冷卻，冷卻系統(tǒng)的能力影響了焦爐的產(chǎn)量，現(xiàn)將總管壓力采用富士變頻器調(diào)節(jié)控制風機轉(zhuǎn)速，不僅提高了產(chǎn)量，而且節(jié)約了能源，在工控機與變頻器的連接方面原打算使用變頻器的485接口通過485－COM轉(zhuǎn)換模板，這樣可以監(jiān)控變頻器更多的參數(shù)，可是在調(diào)試過程中，組態(tài)畫面中變頻器的狀態(tài)顯示總是不正常，而變頻器也常出現(xiàn)通訊中斷報警，估計是昆侖通態(tài)MCGS5.1的硬件驅(qū)動或協(xié)議不兼容所致，為了可靠選用了與氣動閥執(zhí)行機構(gòu)同樣的模式,使用模擬量I/O板與工控機連接。　　
　　2 硬件配置
　　系統(tǒng)采用１臺研華工控機、2塊AI模板（康拓-IPC5488），1塊AO模板（康拓-IPC5486D），１臺富士變頻器，氣動閥2個，壓力變送器３個，溫度變送器若干（因只作為監(jiān)視用，就不作詳細介紹了）。監(jiān)控軟件采用昆侖通態(tài)MCGS5.1。調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖１所示，電氣控制原理框圖如圖２所示。　　
　　3 連接　
　　　 研華工控機有6組PCI擴展槽。兩組通過康拓-IPC5488與AI轉(zhuǎn)換模板通訊，每塊AI模板可接入16路4~20MA模擬信號,用于壓力和氣動閥閥位，溫度及變頻器頻率反饋連接.一組通過康拓-IPC5486D與AO轉(zhuǎn)換模板通訊， 每塊AO模板可接出4路4~20MA模擬信號.用于閥位及變頻器速度給定。我們在MCGS中將其在設(shè)備管理窗口完成登記，添加到設(shè)備窗口并設(shè)置設(shè)備構(gòu)件的基本屬性，最后 建立設(shè)備通道和實時數(shù)據(jù)庫之間的連接。
　　
　　

　　圖1調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成

　　圖2電氣控制原理框圖

　　
　　
　　4 變頻器選擇及應(yīng)用說明
　　因原風機流量采用大循環(huán)調(diào)節(jié)，在加煤及加氨階段大循環(huán)開度很小，要滿足風機在各中工況下，不同轉(zhuǎn)速的要求，需選用于電機功率相符的變頻器，目前，市場上變頻器種類很多，一般來說，國外產(chǎn)品其元件及性能應(yīng)較好，因該廠以前使用過富士變頻器，對其參數(shù)比較熟悉，有一定的維護經(jīng)驗，對以后的維護有利，最后選擇了日本富士G11－132KW變頻器。為保證系統(tǒng)的可靠性，變頻器采用工頻/變頻兩種工作方式，速度給定同樣使用上位機自動控制/現(xiàn)場手動控制兩種方式，風機主回路及變頻器接線圖如圖3所示
　　
　　

　　圖3 風機主回路及變頻器接線圖　
　　
　　5 程序設(shè)計
　　5．１ 人機界面
　　　　組態(tài)軟件采用昆侖通態(tài)公司MCGS5.5，系統(tǒng)共有“主界面”、“報警”、“報表”、“壓力曲線”、“自動控制”、“參數(shù)設(shè)定”7個界面。我們根據(jù)實際的工藝進行了以窗口為單位來構(gòu)造用戶運行系統(tǒng)的圖形界面組態(tài)，并利用該軟件強大的圖庫，制作了精美的工藝模擬窗口．“主界面”用于模擬顯示現(xiàn)場狀態(tài)，“報警”界面用于顯示系統(tǒng)中報警，“報表”界面用于保存、打印報表，“壓力曲線”用于顯示系統(tǒng)實時、歷史壓力變化“自動控制”用柱狀指示顯示系統(tǒng)實時壓力變化，控制參數(shù)輸出計算值，“參數(shù)設(shè)置”用于設(shè)置、選擇系統(tǒng)參數(shù)。　　
　　 5.2 MCGS特性介紹
　　MCGS全中文工業(yè)自動化控制組態(tài)軟件（以下簡稱MCGS工控組態(tài)軟件或MCGS）為用戶建立全新的過程測控系統(tǒng)提供了一整套解決方案。MCGS工控組態(tài)軟件是一套32位工控組態(tài)軟件，可穩(wěn)定運行于Windows95/98/NT操作系統(tǒng)，集動畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、雙機熱備、工程報表、數(shù)據(jù)與曲線等諸多強大功能于一身，并支持國內(nèi)外眾多數(shù)據(jù)采集與輸出設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油、電力、化工、鋼鐵、礦山、冶金、機械、紡織、航天、建筑、材料、制冷、交通、通訊、食品、制造與加工業(yè)、水處理、環(huán)保、智能樓宇、實驗室等多種工程領(lǐng)域。
　　　　　　　
　　5．3 ＰＩＤ控制及運行策略設(shè)計　
　　　　　昆侖通態(tài)提供了ＰＩＤ運算指令及運行策略的組態(tài)。使用時用運行策略來完成和實現(xiàn)對系統(tǒng)運行流程的自由控制，使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件來操作實時數(shù)據(jù)庫、控制用戶窗口的顯示、關(guān)閉和設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài)，從而做到對對象工作過程的精確控制。因為現(xiàn)場工藝情況非常復雜，我們策略運行及ＰＩＤ相結(jié)合的方法，將壓力設(shè)為多個等級，每個等級使用不同的Ｐ值，這雖然增加了調(diào)試的難度，但是經(jīng)過我們多次的調(diào)試，效果是可喜的，在焦爐加煤和噴氨時，兩個集氣管的壓力波動范圍大幅減小，即使超出范圍也能在很短的時間內(nèi)恢復到正常值．現(xiàn)以1集氣管與1氣動閥開度控制策略為例，加以演示：
　　IF PV1>=60 AND PV1<120 THEN
　　 OP1自=OP1自0
　　ENDIF
　　 /1壓力在正常范圍內(nèi)時/
　　IF PV1>=120 THEN
　　 IF PV1>PV1OLD THEN
　　 OP1自=OP1自0+G10*(PV1-SV1)
　　 ELSE
　　 OP1自=OP1自0+G1*(PV1-SV1+CC)
　　 ENDIF
　　ENDIF
　　
　　IF PV1<60 THEN
　　 IF PV1　　 OP1自=OP1自0+G10*(PV1-SV1)
　　 ELSE
　　 OP1自=OP1自0+G1*(PV1-SV1-CC)
　　 ENDIF
　　ENDIF
　　IF OP2自>=85 AND PV1A>=150 AND PV1AOLD>=150 AND PV1<=50 AND PV1OLD<=50 AND OP1自>16 THEN
　　 OP1自=OP1自-G2
　　ENDIF
　　 /開度在極限情況1/
　　IF OP2自<=15 AND PV1A<=50 AND PV1AOLD<=50 AND PV1>=150 AND PV1OLD>=150 AND OP1自<84 THEN
　　 OP1自=OP1自+G2
　　ENDIF
　　 /開度在極限情況2/
　　IF OP1自>=85 THEN
　　 OP1自=85
　　ENDIF
　　IF OP1自<=15 THEN
　　 OP1自=15
　　ENDIF
　　/閥位開度限制/　　
　　6 結(jié)論 　　
　　本系統(tǒng)采用昆侖通態(tài)配合研華工控,富士變頻器來實現(xiàn)煉焦監(jiān)控及煤氣輸送系統(tǒng)中的變頻調(diào)速的監(jiān)控方案，以研華工控機為核心，通過昆侖通態(tài)與氣動閥、變頻器連接實現(xiàn)系統(tǒng)的恒壓穩(wěn)定控制，并在工控機上實時模擬顯示系統(tǒng)的狀態(tài)及各種相關(guān)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)運行結(jié)果表明，該監(jiān)控系統(tǒng)控制靈活方便，穩(wěn)定可靠,節(jié)約能源，滿足了實驗系統(tǒng)的要求。 　　　
　　　　參考文獻
　　1《富士變頻器使用手冊》
　　2《MCGS工控組態(tài)軟件使用手冊》