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      大型燒結(jié)機(jī)自動控制系統(tǒng)

      發(fā)布時間:2021-10-13 11:41:25 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

      燒結(jié)礦是煉鐵高爐的主要原料,其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如堿度、焦比、燒結(jié)礦含鐵量波動直接影響高爐煉鐵的質(zhì)量和產(chǎn)量。燒結(jié)生產(chǎn)主要是借助于正確的配料、燒結(jié)溫度控制和透氣性以及控制燒過程和改善操作等工藝措施來保證燒結(jié)礦的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),這些工藝措施都需要燒結(jié)生產(chǎn)過程自動化來控制。

      近年來,根據(jù)安鋼“三步走”總體規(guī)劃的要求,為滿足2200m3和2800m3煉鐵高爐的需求,配套建設(shè)360m2和400m2燒結(jié)機(jī)工程,為高爐煉鐵提供優(yōu)質(zhì)、高效的燒結(jié)礦。其自動化控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和QuantumPLC系統(tǒng),通過優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,實(shí)現(xiàn)了整個生產(chǎn)流程的過程控制、過程實(shí)時數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)視。

      設(shè)計(jì)思想

      系統(tǒng)以基礎(chǔ)自動化、過程分級系統(tǒng)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。整個系統(tǒng)分為三級控制。第一級:檢測驅(qū)動級,調(diào)速傳動控制系統(tǒng)及現(xiàn)場儀表。第二級:設(shè)備級,人機(jī)接口HMI、PLC系統(tǒng)。第三級:過程級,原料計(jì)算及其它。

      主工藝線的電控設(shè)備、儀表設(shè)備與計(jì)算機(jī)設(shè)備構(gòu)成統(tǒng)一的信息集中、控制分散的三電一體化系統(tǒng)。采用分級控制,除設(shè)備控制級外,還設(shè)有過程控制級,建立生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)記錄,為提高生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)造條件;整個三電系統(tǒng)以全自動操作作為重點(diǎn),在設(shè)計(jì)上充分考慮半自動、手動等各種后備手段以保證各種情況下生產(chǎn)的正常進(jìn)行;基礎(chǔ)自動化采用全PLC方案,速度快;可實(shí)現(xiàn)一混、二混滾筒自動加水控制、配料配比自動控制等重要環(huán)節(jié)。在顯示畫面方面做成易懂、易操作和易解釋的畫面,使看不見的料層燒結(jié)過程成為可視化過程,為操作員有效操作燒結(jié)過程創(chuàng)造有利條件。

      實(shí)用的操作界面,能提供數(shù)據(jù)參數(shù)顯示、歷史記錄、故障診斷、故障報警、故障記錄等功能。順序啟動可靠,在某工序生產(chǎn)設(shè)備故障時,能夠及時急停,避免大的系統(tǒng)事故。

      通訊控制方式

      鑒于系統(tǒng)點(diǎn)多、面廣、數(shù)據(jù)通訊距離長(最遠(yuǎn)距離1200m左右)。通訊控制方式分為三層:現(xiàn)場控制級、環(huán)網(wǎng)傳輸級、管理級。通過工業(yè)以太網(wǎng)將各個分系統(tǒng)連接為一個有效整體。

      現(xiàn)場控制級

      由施耐德電氣公司的Quantum系列和Premium系列產(chǎn)品組成。根據(jù)PLC站點(diǎn)與對應(yīng)的電氣設(shè)備就近配置的原則,系統(tǒng)共設(shè)7個PLC站點(diǎn):配料儀表控制站(配料配電室)、配料電氣控制站(燃料配電室)、燒結(jié)儀表控制站(主控樓電子設(shè)備室)、燒冷、成品篩分控制站(燒結(jié)低壓配電室)、主抽風(fēng)PLC控制站(主抽控制室)、配料稱重站、燒結(jié)稱重站。

      各主站與對應(yīng)分站的連接采用RIO(遠(yuǎn)程I/O)技術(shù)。構(gòu)成3個I/O擴(kuò)展站:配料I/O擴(kuò)展控制站、混合I/O擴(kuò)展控制站、篩分I/O擴(kuò)展控制站。

      變頻器通過DIO(ModbusPlus通訊協(xié)議)應(yīng)用單纜雙絞線實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上控制;RIO用于系統(tǒng)的擴(kuò)展,物理上應(yīng)用RG-6同軸電纜實(shí)現(xiàn)雙纜冗余連接,形成RIO網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

      系統(tǒng)各站點(diǎn)間的連接應(yīng)用工業(yè)以態(tài)網(wǎng)TCP/IP通訊協(xié)議,在物理上采用單環(huán)光纜結(jié)構(gòu),保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?,網(wǎng)絡(luò)速度為1.544MB/s,并在每個主站上都配置了以太網(wǎng)接口。一方面它將現(xiàn)場的各種設(shè)備的匯總信號上傳到管理網(wǎng)絡(luò),作為自動化的元素。另一方面,它將管理級向下發(fā)送的各種命令,及時準(zhǔn)確地傳送到相應(yīng)的工作崗位。同時此模塊作為連接現(xiàn)場設(shè)備與管理設(shè)備的關(guān)鍵備件,具有快速熱插拔,可與Internet拔號連入遠(yuǎn)程控制(RAS)的特點(diǎn),并可通過軟件靈活配置各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的特點(diǎn)。

      環(huán)網(wǎng)傳輸級

      采用單環(huán)網(wǎng)技術(shù),光纖從第一臺交換機(jī)出發(fā),最后返回第一臺交換機(jī),在網(wǎng)絡(luò)路徑上形成閉合,并保證網(wǎng)絡(luò)傳輸速度為100MB/s。正常情況下,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)逆時針旋轉(zhuǎn),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)由于由于某種原因發(fā)生故障,此時環(huán)網(wǎng)自動斷裂,形成線性網(wǎng)絡(luò),它依然能夠保證網(wǎng)絡(luò)的所有特性,不影響任何工作,直到網(wǎng)絡(luò)修復(fù)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)修復(fù)后,它還支持熱愈合,可無級恢復(fù)故障。

      本方案選擇了7個網(wǎng)絡(luò)交換機(jī),組成單環(huán)網(wǎng),使系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠。

      人機(jī)接口與PLC之間及PLC相互之間聯(lián)成光纖(多模)單環(huán)網(wǎng),通過光纖環(huán)網(wǎng)把燒結(jié)系統(tǒng)的工藝參數(shù)設(shè)定值和對電氣設(shè)備的操作從人機(jī)接口傳送到各PLC,把各設(shè)備的狀態(tài)和工藝、電氣參數(shù)及故障由PLC收集送到人機(jī)接口的CRT(或LED)顯示。管理級監(jiān)控系統(tǒng)(服務(wù)器和工程師站)集中設(shè)置在電氣樓中央控制室。上位機(jī)通過上位監(jiān)視畫面(HMI)實(shí)現(xiàn)對全廠生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)備的點(diǎn)對點(diǎn)通信,上位機(jī)之間互相冗余。工程師站配備一臺上位機(jī)和兩臺服務(wù)器,可對全廠畫面管理和修改;也可對下位程序編輯、改動;還可對下位程序上傳和下載。

      系統(tǒng)的配置

      系統(tǒng)選用施耐德Quantum系列和Premiun系列PLC可編程控制器實(shí)現(xiàn)所有信號的采集、運(yùn)算、控制,其特點(diǎn)是:便于系統(tǒng)集成和自動化程度的提高,同時系統(tǒng)具有較高可靠性。

      主要硬件配置

      電源模塊:140CPS12420;處理器模塊:140CPU53414B;遠(yuǎn)程I/O處理器模板:140CRP93200;以太網(wǎng)連接模板:140NOE77101;熱電偶輸入模板:140ATI03000;模擬量輸入模板:140ACI03000和140ARI03010;模擬量輸出模板:140ACO02000;數(shù)字量輸入模板:140DAI75300;數(shù)字量輸出模板:140DRA84000。

      上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)硬件配置:選用DICM工控機(jī)DCS400F/800。服務(wù)器為HPML370G5。

      軟件配置

      上位監(jiān)控軟件:CITECT6.1軟件,是運(yùn)行于WinXP操作平臺上的真正的32位應(yīng)用程序,使用其內(nèi)建的強(qiáng)大且實(shí)用的各種功能、經(jīng)過開發(fā)人員的豐富的想象和精心制作,使最終的用戶程序十分貼切地滿足應(yīng)用現(xiàn)場對上位機(jī)系統(tǒng)的各種監(jiān)視、控制和管理方面的實(shí)際要求,并在顯示、控制及通訊的速度、實(shí)時性和兼容性等方面都有優(yōu)秀的表現(xiàn)。

      編程軟件:采用Concept2.6,是SchneiderAutomation開發(fā)的新型程序開發(fā)軟件。Concept依據(jù)國際IEC1131標(biāo)準(zhǔn)中的所有五種編程語言〔梯形圖(LD)、順序功能流程圖(SFC)、功能塊圖(FBD)、結(jié)構(gòu)化文本(ST)、指令表(IL)〕,可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要來靈活選擇最佳的方案。

      結(jié)束語

      近年來,安鋼相繼建成了360m2燒結(jié)機(jī)工程和400m2燒結(jié)機(jī)工程,信息集成和自動化程度的提高的優(yōu)勢表現(xiàn)為:提高生產(chǎn)率,減少崗位人員;根據(jù)高爐要求,保證燒結(jié)礦的質(zhì)量;節(jié)能降耗;燒結(jié)過程穩(wěn)定和具有良好的復(fù)現(xiàn)性;由于設(shè)立維護(hù)診斷系統(tǒng),而使工廠利用率達(dá)到最大化;完滿的數(shù)據(jù)記錄有利于改進(jìn)操作;使自動配料成為現(xiàn)實(shí);使400m2燒結(jié)機(jī)擁有了國際先進(jìn)水平的現(xiàn)代化控制系統(tǒng);促進(jìn)生產(chǎn)運(yùn)行更加暢通,降低了設(shè)備故障率,設(shè)備作業(yè)率達(dá)到了99%,為燒結(jié)配料現(xiàn)代化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

       

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