作 者 ：本钢设计研究院 刘艳莉
关键词： 可编程控制器 OS工作站 热风炉自动控制
1 引言
凌钢1#高炉热风炉系统由3座内燃改造式热风炉组成，其煤气系统、助燃风系统、冷风、热风混风系统的切断阀采用电动和液压传动阀门，设计送风温度为1100℃，采用分离式热管余热回收数量。
热风炉控制系统是高炉自动化系统工程中基础自动化子系统，它采用美国A-B公司的PLC-5可编程控制器，Ethernet高速数据工业局域网和OS监控系统。热风炉自动控制系统由仪控和电控两部分组成。仪控主要完成工艺生产过程参数控制和调节阀的自动调节及控制。电控主要完成换炉自动控制。
2 自动化系统组成
PLC-5系列可编程序控制器是美国A-B公司在20世纪80年代后期开始推出的产品，是一种既可进行顺序控制和程序控制，又可进行闭环过程控制的高档的半型可编程控制器。它不仅具有一个功能强且完善的指令系统，而且易于扩展、具有模板插件型结构。适用于各种被控对象与生产过程。
多平台开发软件，在高层编程软件支持下，可方便对其梯形图编程，顺序功能流程图编程，实现模块化编程，工作站采用多用“20”彩色图形工件站，通过Ethernet的工业局域网，实现对生产自动化过程监控和管理，见图1。
图1 系统框图
3 主要控测项目和控制
热风炉主要是为高炉提供稳定高温的热风，主要检测项目有拱顶温度、废气温度、换热器助燃风出/入口温度、换热器废气入/出口温度、煤气和助燃风压力、流量、冷却水压力、流量等。控测信号进入PLC后进行线性化计算，气体流量温度与压力补正，并在上位工作站OS上显示所有数据。
(1) 热风炉送风自动控制
热风炉是蓄热式的，它交替工作，有“燃烧”、“送风”和“闷炉”(过渡状态)三种状态。状态的变换是根据工艺、设备和安全的要求。热风炉控制系统为两烧送的送风制度，送风温度由送风炉出口的不同风温混合而成。当送风温度低于设定值，调节冷风调节阀开度。当送风温度高于设定值时，还必须渗入一定的冷风。
4 换炉控制系统
热风炉换炉可以有“全自动”(定时换炉，三个热风炉顺序转换)、“单炉自动”(只该热风炉自动转换状态，但要操作台主按相应按钮起动)、“遥控手动”(操作台上单个阀控制，此时仍保持阀间联锁)、“机旁手动”(只控修时使用，各阀除联锁)等四种操作方式。
(1) 全自动操作方式
在3座热风炉同时工作时，可选择两烧一关变风量，操作人员在OS工作站上设定换炉时间，周期地进修全自动操作。例如，由“燃烧”转为“送风”的顺序为:关闭煤气、空气切断阀和燃烧阀→延时若干秒后关闭烟道阀(至此各阀关闭而转入“阀炉状态”)→开启冷风旁通阀(进入灌入冷风)→延时若干秒后开启热风阀→打开冷风阀→关闭冷风旁通阀;而“送风”转入“燃烧”的顺序为:关冷风阀→关热风阀→开废气阀(放去炉内延留废气)→延时若干秒均压后开烟道阀→关废气阀→开煤气切断阀、燃烧阀(煤气调节阀微开若干秒，点火后全开)→开空气燃烧阀。各阀顺序动作，具有一定联锁，特别须防止有关燃烧各阀未关时开启送风有关各阀或其相反动作;
(2) 单炉自动操作
操作人员在OS工作站上调出各热风炉单炉自动操作通;根据热风炉初始工作状态选择日的工作状态。例如:焖炉→燃烧、燃烧→焖炉，焖炉→送风，送风→焖炉、送风→隔离、燃烧→隔离等多种转换状态，各阀门按规定的程序动作;
(3) 遥控手动
操作人员在OS上位工作站通过功能键选择联锁手动操作方式，根据热风炉初始工作状态选择要转换目的工作状态。在热风炉值班室OS上位工作站上对各阀门进行单个开、关遥控操作。为确保人身和设备安全，所有阀门的开、关都是在满足必要联锁条件下执行;
(4) 机旁手动
使用现场控制箱上的按钮，可单独操作所有阀门设备，各阀门间的联锁关系全部解除，只是在发生故障和阀试检修时使用。
上述操作均在热风炉值班室OS上位工作站上，操作十分方便，画面清晰。上位机监视操作画面，方便于值班人员检查、操作热风炉生产工况、事故报警、诊断等。
监视画面根据工艺生产工况，包括有:热风炉工艺流程总貌;热风炉单体工作状态画面;热风炉换炉顺控画面;热风炉工艺参数:温度、压力、流量等数据显示画面;工艺参数趋势记录画面;事故报警记录画面等。
5 结束语
目前，本PLC系统已成功应用于凌钢1号380m3高炉的热风炉控制中，经调试使用，系统运行良好，满足了用户的要求。
参考文献
[1] 汪晓光,孙晓瑛,王艳丹. 可编程控制器原理及应用［M］. 北京:机械工业出版社,1996.
作者简介
刘艳莉 电气工程师 91年大学毕业后一直从事电气设计工作，独立承担各种大小规模设计任务一百多余项。
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