淺談高爐自動(dòng)控制方式的優(yōu)化方法

范維鵬

摘要：高爐生產(chǎn)的控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，要實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制就需要將多個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)相互結(jié)合起來，這樣才能完成真正的自動(dòng)化控制。因此需要進(jìn)行必要的優(yōu)化，而優(yōu)化的過程中可以利用PLC與工控機(jī)的良好結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)不同系統(tǒng)的連接與自動(dòng)控制。

關(guān)鍵詞：高爐生產(chǎn)；自控化；系統(tǒng)協(xié)調(diào)

中圖分類號(hào)：TF321.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2011）22-0103-01

1高爐自動(dòng)控制的基本原則

①保證生產(chǎn)穩(wěn)定。高爐的自動(dòng)控制主要是為了保證生產(chǎn)效率的提高，因此應(yīng)滿足高爐功能的基本需求，從冶金行業(yè)的生產(chǎn)工藝出發(fā)，保證安全性、可靠性、穩(wěn)定性的原則。

②標(biāo)準(zhǔn)化原則。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制方式實(shí)現(xiàn)的過程中應(yīng)保證系統(tǒng)具備標(biāo)準(zhǔn)化和開放性，即在設(shè)計(jì)和構(gòu)件的時(shí)候應(yīng)采用具有統(tǒng)一認(rèn)證的產(chǎn)品，保證系統(tǒng)的兼容性，以方便技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)。

③系統(tǒng)的先進(jìn)性原則。高爐自動(dòng)控制系統(tǒng)必須具備相應(yīng)的統(tǒng)一性和設(shè)備選擇的先進(jìn)性，同時(shí)也具備相應(yīng)的超前性。從系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)本身看就是將自動(dòng)化生產(chǎn)控制作為系統(tǒng)構(gòu)建的目標(biāo)，系統(tǒng)的作用就是最大限度的利用資源提高效率，因此在設(shè)備選擇和系統(tǒng)設(shè)計(jì)上應(yīng)保證先進(jìn)性，即在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下選擇技術(shù)先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)。

④系統(tǒng)的節(jié)能與經(jīng)濟(jì)性原則。在選擇先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)的時(shí)候應(yīng)保證系統(tǒng)的構(gòu)建符合經(jīng)濟(jì)條件并保證其最優(yōu)的性價(jià)比。

⑤系統(tǒng)易操作維護(hù)的原則。自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是為了節(jié)約人力和物力等資源，因此系統(tǒng)的構(gòu)建也應(yīng)符合操作簡(jiǎn)單、容易維護(hù)的特點(diǎn)，即在運(yùn)行和維護(hù)中盡可能的減少人員投入和工作量。

2高爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成

按照自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，對(duì)高爐自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是利用先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，采用過程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控高爐的生產(chǎn)過程并對(duì)高爐的生產(chǎn)進(jìn)行控制，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示和記錄等。形成集中操控分散控制的系統(tǒng)模式，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能和數(shù)據(jù)通信、處理優(yōu)勢(shì)，具體的系統(tǒng)構(gòu)成如下：

首先利用PLC芯片，以此滿足對(duì)高爐控制數(shù)據(jù)處理的要求。這是因?yàn)閺膶?shí)際看高爐生產(chǎn)中順序控制突出，過程信號(hào)和控制情況數(shù)據(jù)較多，利用性價(jià)比高的PLC完成控制可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)。如：利用德國(guó)西門子生產(chǎn)的PLC作為控制單元，利用與之相配合的遠(yuǎn)程控制站、軟件、監(jiān)控軟件等構(gòu)成整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心。此種方案可以充分將計(jì)算機(jī)、儀器、電氣控制結(jié)合起來。高爐生產(chǎn)工藝包括本體、熱風(fēng)爐、上料三個(gè)主要系統(tǒng)，其控制相對(duì)獨(dú)立，但又相互關(guān)聯(lián)。根據(jù)流程和工藝的要求自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成可以分為三個(gè)層次。

①現(xiàn)場(chǎng)層次。主要控制的是設(shè)備氣動(dòng)機(jī)構(gòu)，測(cè)量?jī)x表、伺服機(jī)構(gòu)等。這些設(shè)備是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制的主要設(shè)備，也負(fù)責(zé)過程信號(hào)采集和初步轉(zhuǎn)換。同時(shí)當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備出現(xiàn)事故的時(shí)候也可以做出緊急操作，停車制動(dòng)。

②基礎(chǔ)層次。此結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)進(jìn)行深層加工，以此滿足控制的要求。在這里一部分控制完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，一部分控制屬于半自動(dòng)。同時(shí)負(fù)責(zé)將采集的信號(hào)變化過程和監(jiān)視系統(tǒng)狀況呈現(xiàn)出來。

③控制層次。此部分功能實(shí)現(xiàn)由工業(yè)計(jì)算機(jī)完成。工控機(jī)系統(tǒng)接收上兩個(gè)層次傳遞的信息并進(jìn)行計(jì)算分析，完成處理與儲(chǔ)存，其可以顯示工藝過程的各種參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況等，此層次是完成控制的核心系統(tǒng)。

3高爐自控系統(tǒng)的優(yōu)化

高爐自動(dòng)化的生產(chǎn)是技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性需求的必然，如高爐入料的過程中高爐槽下完成配料工作，而最終完成高爐原料進(jìn)入高爐的設(shè)備則是由高爐卷?yè)P(yáng)設(shè)備完成，二者之間的控制相對(duì)獨(dú)立，其實(shí)在自動(dòng)化控制的過程中其聯(lián)系也較小。但是在高爐生產(chǎn)過程中冶煉的連續(xù)性越來越強(qiáng)，此種控制操作方式就不能適應(yīng)高爐給料的工作，因此應(yīng)對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化改造和優(yōu)化，這樣才能保證高爐上料的速度；并將槽下配料和高爐入料之間有機(jī)的結(jié)合起來。因此需要對(duì)自動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行有效的優(yōu)化，完成二者的相互結(jié)合。這樣就是高爐自控系統(tǒng)優(yōu)化的客觀需求，從這里可以看出，高爐自控系統(tǒng)的發(fā)展不僅僅是全面自動(dòng)化，更應(yīng)是一種自控系統(tǒng)的全面整合與優(yōu)化。仍以給料系統(tǒng)為例，其優(yōu)化主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

①基礎(chǔ)層次結(jié)構(gòu)。在整個(gè)高爐基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，通常利用PLC完成對(duì)槽下、爐頂?shù)囊簤合到y(tǒng)進(jìn)行控制；槽下稱重和皮帶控制；料車和卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)控制、爐頂均壓、放散控制；進(jìn)料批次的分析運(yùn)輸；以此完成自動(dòng)配置、上料、布料的全過程自動(dòng)化結(jié)合。系統(tǒng)中心控制界面利用人機(jī)交互界面完成，將監(jiān)視、操作都集中CRT畫面上。執(zhí)行階段，技術(shù)人員通過上位機(jī)的畫面可以完成對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況的控制，各個(gè)控制層次之間利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸。

②料車與卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)控制。在自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的時(shí)候需要對(duì)料車和卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析計(jì)算，即對(duì)料車的速度和卷?yè)P(yáng)的速度進(jìn)行合理的控制，這樣才能實(shí)現(xiàn)上料流程與其他生產(chǎn)工藝的自動(dòng)化銜接。從速度控制的角度看，可以將系統(tǒng)分為三個(gè)運(yùn)行模式，即高速、中速、低速，而料車卷?yè)P(yáng)機(jī)則可以手動(dòng)、自動(dòng)兩種方式完成控制。

③爐頂控制系統(tǒng)。在爐頂完成布料的系統(tǒng)包括：固定料斗、放料閘、密封閘、料罐、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、溜槽等；爐頂均壓和均壓放散系統(tǒng)。在實(shí)現(xiàn)自控時(shí)，探尺如果探測(cè)到指定料線后就會(huì)發(fā)出補(bǔ)充原料的信號(hào)，探尺上升達(dá)到限定位置后也會(huì)發(fā)出信號(hào)關(guān)閉進(jìn)料機(jī)構(gòu)，從而開啟下料閘開始布料。

④整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)整。在實(shí)現(xiàn)自控系統(tǒng)優(yōu)化的時(shí)候，除了配置有效合理的控制系統(tǒng)外，還應(yīng)當(dāng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行必要的調(diào)試以保證協(xié)調(diào)。即通過主控平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行工作模式和方式的選擇。此系統(tǒng)可以分為手動(dòng)和自動(dòng)方式。而在軟件編程方面采用的是在Windows環(huán)境可實(shí)現(xiàn)控制的語言，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)操控的方便和簡(jiǎn)單。同時(shí)利用可以重復(fù)使用的函數(shù)塊，使其具備在線幫助功能，界面友好涵蓋信息量大，方便了操作人員和開發(fā)人員進(jìn)行調(diào)試與控制。

4結(jié)語

高爐的自控系統(tǒng)所需要完成的任務(wù)就是提高整個(gè)工藝流程的自動(dòng)化程度和效率，即利用實(shí)現(xiàn)設(shè)定的參數(shù)和程序完成對(duì)整個(gè)高爐生產(chǎn)的自動(dòng)化控制，以此實(shí)現(xiàn)精確控制與生產(chǎn)。系統(tǒng)中多數(shù)采用PLC為核心控制模塊，而在實(shí)現(xiàn)自控時(shí)應(yīng)注意對(duì)不同系統(tǒng)之間的相互結(jié)合，即利用合理的系統(tǒng)連接和數(shù)據(jù)處理完成獨(dú)立系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系，以此優(yōu)化整個(gè)自控系統(tǒng)，使其進(jìn)一步融合成為一個(gè)整體。

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