PLC在高爐自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

張龍

摘 要：隨著科技水平的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在不斷應(yīng)用，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用給各行各業(yè)都帶來(lái)了較大的收益。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用不斷增多，在許多鋼鐵企業(yè)中，其加工工藝都比較復(fù)雜，使用的設(shè)備也比較分散，這就需要在加工過(guò)程中增強(qiáng)監(jiān)控的力度。PLC的運(yùn)用能夠?qū)庸すに囘M(jìn)行有效的監(jiān)控，在保證正常生產(chǎn)的情況下，也能夠使生產(chǎn)效率有所提高。本文針對(duì)高爐自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用進(jìn)行分析和探討。

關(guān)鍵詞：PLC；高爐；自動(dòng)監(jiān)控；系統(tǒng)

在高爐自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中，PLC和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用是工業(yè)生產(chǎn)中主要的運(yùn)用方式，使用PLC能夠?qū)ιa(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)以及設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并將獲得的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，利用這種方式對(duì)高爐生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效監(jiān)控。本文以某鋼鐵公司為例，介紹PLC在高爐自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。

1 高爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件組成

該鋼鐵公司利用下位機(jī)PLC作為CPU的主要控制系統(tǒng)，并利用WINCC6.0進(jìn)行上位監(jiān)控，并使用WindowsXP系統(tǒng)作為軟件操作的平臺(tái)。為了有效的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，上位機(jī)使用雙纜上位機(jī)雙纜熱備冗余，下位機(jī)使用雙機(jī)雙纜熱備冗余。系統(tǒng)配備雙CPU半熱備冗余作為主機(jī)系統(tǒng)，在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，CPU處于帶電運(yùn)行的狀態(tài)，當(dāng)運(yùn)行中的CPU出現(xiàn)故障時(shí)，需要使用備用CPU，并對(duì)其進(jìn)行手動(dòng)通電，從而保證了PLC的正常運(yùn)行。在這個(gè)系統(tǒng)中，兩臺(tái)上位機(jī)同時(shí)工作，并且在系統(tǒng)的上位機(jī)和主機(jī)電源之間產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，需要設(shè)置幾個(gè)遠(yuǎn)程站柜，并讓其處于不同的控制室中，還要保證遠(yuǎn)程站柜與主站之間的網(wǎng)絡(luò)為現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，如果上位機(jī)和下位機(jī)不同，則需要使用光纜進(jìn)行通信。

2 高爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件

⑴高爐自動(dòng)控制系統(tǒng)以WindowsXP作為主要的操作平臺(tái)，編程軟件中使用西門子STEP7作為軟件包，通過(guò)對(duì)WINCC的開(kāi)發(fā)和利用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備的控制。PLC系統(tǒng)的主要功能為：能夠按照鋼鐵公司的生產(chǎn)要求，對(duì)所需要的配料及順序進(jìn)行自動(dòng)設(shè)置，通過(guò)系統(tǒng)控制將配料按照指定的順序輸送到中間斗中，并利用配料車將配料運(yùn)送到爐頂?shù)氖芰隙分?，最后根?jù)相應(yīng)的配料需求來(lái)將不同配料輸送至高爐內(nèi)部，通過(guò)這一過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化配料以及監(jiān)控。

⑵在對(duì)槽下進(jìn)行配料時(shí)，需要分14個(gè)稱量斗，并將稱量斗呈對(duì)稱的方式分布在軌道兩邊，在分配配料時(shí)，需要通過(guò)中間配料桶按照規(guī)定將配料裝置在礦斗里，并根據(jù)代碼中設(shè)定的具體量來(lái)稱量配料，根據(jù)配料桶來(lái)進(jìn)行下料。

⑶在選擇布料方式時(shí)，需要根據(jù)布料器的布置情況來(lái)決定，布料器的控制方式為變頻器控制，能夠從不同角度對(duì)布料器的狀態(tài)和布料器所處位置進(jìn)行顯示。布料系統(tǒng)需要和槽下系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合才能發(fā)揮其功能，從而實(shí)現(xiàn)其對(duì)高爐上料過(guò)程的有效控制，保證爐料能夠按照生產(chǎn)中的規(guī)定和要求加入到料罐中，還需要對(duì)爐頂設(shè)備進(jìn)行控制，這樣才能使布料的全程都得到有效控制。在自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)控制過(guò)程中，需要根據(jù)加工要求對(duì)布料溜槽的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和傾斜角度進(jìn)行精確設(shè)置，以保證工作人員在進(jìn)行操作時(shí)能夠更加靈活和便利，在遇到常見(jiàn)問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)定點(diǎn)布料來(lái)緩解問(wèn)題，在布料不均勻時(shí)，能夠利用多圈環(huán)形的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)系統(tǒng)按照指令要求將配料裝到受料斗后，應(yīng)該使用均壓放散閥將料罐卸壓，結(jié)束后開(kāi)啟上密閥，并開(kāi)啟上擋料閥，這樣就能使配料進(jìn)入到料罐中，裝料工作結(jié)束后，需要將上密閥和上料閥關(guān)閉，并將均壓放散閥關(guān)閉。

⑷為了精確布料，高爐的爐頂應(yīng)該設(shè)置爐內(nèi)成像設(shè)備，利用氨氣流套筒進(jìn)行保護(hù)，操作室內(nèi)配備監(jiān)視器，以便觀察爐內(nèi)情況，同時(shí)利用分析軟件對(duì)燃燒分布情況進(jìn)行分析，并顯示在計(jì)算機(jī)上。布料方式的靈活多樣使布料的質(zhì)量有所提高，也提高了高爐的利用率。在小高爐中，無(wú)料鐘爐頂具有維修方便、密封性好、布料靈活等特點(diǎn)，是高爐設(shè)備發(fā)展的主要方向。變頻器的使用，能夠提高控制的精度，也能節(jié)約大量電力資源。

3 HMI監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

該公司采用的是WINCC6.0，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的集中控制，能夠?qū)ιa(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、報(bào)警和顯示，從而使工作人員能夠及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的狀況。系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和設(shè)備能夠通過(guò)WINCC來(lái)展示，同時(shí)也能對(duì)設(shè)備的控制順序和運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)解決設(shè)備中存在的問(wèn)題，保證設(shè)備能夠正常運(yùn)行。在系統(tǒng)的操作區(qū)中，主要有布袋除塵、高爐監(jiān)控操作、槽下上料和熱風(fēng)爐操作控制幾個(gè)部分，分系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)要能夠共享。槽下上料是針對(duì)皮帶運(yùn)行、料車上料、槽下稱量斗的配料比進(jìn)行控制，在監(jiān)控系統(tǒng)中需要安置一定數(shù)量的操作臺(tái)，以便對(duì)頂溫、頂壓、冷風(fēng)流量和爐溫進(jìn)行控制，并根據(jù)高爐的運(yùn)行情況來(lái)控制閥門的啟動(dòng)和關(guān)閉。熱風(fēng)爐系統(tǒng)操作臺(tái)主要是對(duì)熱風(fēng)爐的運(yùn)行狀況和運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)爐溫進(jìn)行控制。布袋除塵系統(tǒng)能夠?qū)γ簹膺M(jìn)行除塵和處理工作。通過(guò)WINCC進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠使高爐系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)系在一起，并對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行有效監(jiān)控，從而降低設(shè)備故障的發(fā)生，也能保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

4 總結(jié)

在高爐自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用PLC，能夠?qū)ιa(chǎn)的全過(guò)程進(jìn)行有效監(jiān)控，這樣不僅能夠是高爐的工作效率，還能做好監(jiān)控工作，從而保證了高爐的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，使高爐的生產(chǎn)更加快捷而穩(wěn)定，也促進(jìn)了高爐生產(chǎn)工藝的進(jìn)步，進(jìn)而能夠促進(jìn)我國(guó)工業(yè)朝著可持續(xù)發(fā)展的方向前行。

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