焦化廠自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)的應(yīng)用探究

劉傳勛

摘 要：本文主要對(duì)焦化廠自動(dòng)配煤的特性和需求進(jìn)行分析，指出配煤系統(tǒng)的具體組成，對(duì)自動(dòng)配煤系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行重點(diǎn)介紹，分析設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的典型故障并給出了具體的處理方案。焦化廠自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)具有精度高、安全穩(wěn)定、全自動(dòng)化的特性，能大幅降低配煤的成本。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)配煤系統(tǒng)；精度高；安全穩(wěn)定

焦炭在很多領(lǐng)域具有還原劑、熱源與骨架的功能，生產(chǎn)焦炭的過(guò)程中通常將氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤4種煤通過(guò)一定的配比合成混合煤后在焦?fàn)t中進(jìn)行高溫?zé)捊?。煉焦過(guò)程中配比的準(zhǔn)確與否以及配料系統(tǒng)是否可靠將會(huì)直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，提高焦炭的質(zhì)量，對(duì)提高自動(dòng)配煤系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性至關(guān)重要，對(duì)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益有著非常大的貢獻(xiàn)。自動(dòng)配煤系統(tǒng)具有非線性、時(shí)變、帶純滯后的特點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)這些特點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)合包鋼焦化廠自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)，介紹如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配煤系統(tǒng)。

1 自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)系統(tǒng)的組成及功能

1.1 自動(dòng)配煤系統(tǒng)的組成

自動(dòng)配煤系統(tǒng)主要由13個(gè)振動(dòng)給煤機(jī)、用來(lái)稱(chēng)重的13條小皮帶以及1條用來(lái)混料的大皮帶組成。控制任務(wù)由一套西門(mén)子S7-300PLC擔(dān)任，用WINCC組態(tài)系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控、操作和實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。稱(chēng)重積算器進(jìn)行PID控制，以保證配合煤的準(zhǔn)確性?？刂葡到y(tǒng)采取PCL技術(shù)。實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)技術(shù)、工業(yè)上的網(wǎng)絡(luò)和組態(tài)技術(shù)等組成了一套相對(duì)比較完善的配煤系統(tǒng)。

自動(dòng)配煤系統(tǒng)操作過(guò)程：?jiǎn)?dòng)混料的大皮帶，同時(shí)以大皮帶的啟動(dòng)作為信號(hào)啟動(dòng)小皮帶，接著以小皮帶的啟動(dòng)作為信號(hào)運(yùn)行振動(dòng)給煤機(jī)形成聯(lián)鎖。自動(dòng)配煤系統(tǒng)包括稱(chēng)重小皮帶13條和13套振動(dòng)給煤機(jī)。自動(dòng)配煤系統(tǒng)運(yùn)行之前需要在組態(tài)上選擇需要啟動(dòng)的小皮帶，同時(shí)輸入各個(gè)皮帶所需的配煤比信息。隨著自動(dòng)配煤系統(tǒng)的開(kāi)始運(yùn)行，大皮帶起動(dòng)同時(shí)選中的小皮帶隨之啟動(dòng)，相對(duì)地，給煤機(jī)也開(kāi)始工作。這時(shí)傳感器采集到的各種信號(hào)自動(dòng)在積算器中計(jì)算，顯示出的數(shù)值就是實(shí)時(shí)煤量。將實(shí)時(shí)煤量與之前設(shè)定的煤量進(jìn)行比較，其中的偏差即控制量，利用PID系統(tǒng)，輸入電流信號(hào)到給煤機(jī)整流裝置，通過(guò)對(duì)導(dǎo)通角的控制來(lái)改變整流輸出電壓和電流，以達(dá)到通過(guò)改變給煤機(jī)振幅來(lái)調(diào)節(jié)下煤量的目的。

自動(dòng)配煤總控制系統(tǒng)的組成：

（1）PLC系統(tǒng)

PLC系統(tǒng)的主要功能為控制大小皮帶，以及給料機(jī)的啟停和聯(lián)鎖控制，接受和發(fā)送配煤現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際量設(shè)定量，以此達(dá)到控制模擬量的目的。

（2）稱(chēng)重系統(tǒng)

稱(chēng)重系統(tǒng)由兩部分組成：一部分是稱(chēng)重小皮帶；另一部分是壓力傳感器，主要是采集小皮帶的運(yùn)行速度和載煤壓力的信號(hào)，作為儀表計(jì)算器運(yùn)算的數(shù)據(jù)支持。

（3）儀表積算器系統(tǒng)

儀表積算器系統(tǒng)的主要功能為分析運(yùn)算實(shí)際設(shè)定量和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)量，并用PID系統(tǒng)維持兩個(gè)量穩(wěn)定的同時(shí)準(zhǔn)確跟蹤，是自動(dòng)配煤系統(tǒng)的核心系統(tǒng)。

（4）振動(dòng)給煤機(jī)系統(tǒng)

振動(dòng)給煤機(jī)系統(tǒng)是自動(dòng)配煤總控制系統(tǒng)工作的執(zhí)行者，通過(guò)比較和運(yùn)算輸出積算器接收到的現(xiàn)場(chǎng)采集信號(hào)來(lái)控制給煤機(jī)的整流觸發(fā)導(dǎo)通角，達(dá)到改變電壓和電流，最終控制振幅調(diào)整煤量的目的。

（5）WINCC監(jiān)控畫(huà)面系統(tǒng)

WINCC監(jiān)控畫(huà)面是系統(tǒng)運(yùn)行情況最直觀的表現(xiàn)，并且所有的操作都是通過(guò)鼠標(biāo)的點(diǎn)擊來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.2 自動(dòng)配煤系統(tǒng)的主要功能

（1）對(duì)各個(gè)皮帶秤的流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和檢測(cè)。

（2）控制總的配料量和配比。

（3）控制系統(tǒng)按給定流量正常運(yùn)作。

（4）用畫(huà)面顯示流程和配比量。

（5）對(duì)操作過(guò)程中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和改寫(xiě)。

（6）防止安全隱患。

（7）對(duì)系統(tǒng)的配比精度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（8）總結(jié)數(shù)據(jù)并打印報(bào)表。

1.3 設(shè)備的聯(lián)鎖關(guān)系

（1）混料大皮帶啟動(dòng)是小皮帶和給煤機(jī)啟動(dòng)的前提。

（2）在啟動(dòng)時(shí)，小皮帶先于給煤機(jī)啟動(dòng)；停止時(shí)，是給煤機(jī)先于小皮帶停止。

（3）混料大皮帶和小皮帶的校秤沒(méi)有聯(lián)鎖關(guān)系。

（4）正常工作時(shí)，一條小皮帶的流量偏差超過(guò)設(shè)定量一定時(shí)間，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)作。

1.4 設(shè)計(jì)

（1）PLC系統(tǒng)上位機(jī)由WINCC來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、操作、趨勢(shì)、報(bào)表的功能，下位機(jī)是由STEP7來(lái)采集、運(yùn)算、控制。

（2）操作上位機(jī)

①操作畫(huà)面

操作畫(huà)面的作用是在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)視和操作。操作方式有兩種，一種是解鎖，另一種是聯(lián)鎖。解鎖時(shí)，畫(huà)面可以通過(guò)單啟、單停按鈕對(duì)單一設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)和停止操作；聯(lián)鎖時(shí)，所有設(shè)備可以統(tǒng)一進(jìn)行順啟、順停、同啟、同停的操作。單獨(dú)一套設(shè)備完全獨(dú)立地進(jìn)行選中生產(chǎn)、報(bào)警和取消操作。啟動(dòng)前需要確認(rèn)一些功能是否啟動(dòng)。單設(shè)備校秤沒(méi)有聯(lián)鎖控制，操作完成后需要確認(rèn)復(fù)位。

②配料畫(huà)面

配料畫(huà)面主要用來(lái)監(jiān)視煤量和水分配比，還有實(shí)際、設(shè)定、累積的總煤量。每次操作之前都需要復(fù)位校秤確認(rèn)。

③綜合畫(huà)面

綜合畫(huà)面的作用是綜合了其他畫(huà)面的功能和顯示。

④趨勢(shì)畫(huà)面

趨勢(shì)畫(huà)面是一個(gè)描繪了各設(shè)備實(shí)際工作狀況和設(shè)定的煤量變化曲線。

⑤報(bào)表畫(huà)面

報(bào)表畫(huà)面的作用是匯報(bào)表的打印畫(huà)面。

2 出現(xiàn)的問(wèn)題與解決方案

2.1 操作過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題

遠(yuǎn)程控制給煤機(jī)時(shí)沒(méi)有聯(lián)鎖停止，造成了煤料將小皮帶掩埋的故障。

2.2 出現(xiàn)的問(wèn)題分析

自動(dòng)配煤系統(tǒng)正常工作時(shí)，當(dāng)小皮帶停止，由于聯(lián)鎖關(guān)系使給煤機(jī)停止。設(shè)計(jì)中電源使用了交流電380V，輸送距離過(guò)遠(yuǎn)，外加線圈與指示燈是并聯(lián)關(guān)系。因此當(dāng)小皮帶停止，指示燈的電阻使得電位不能斷開(kāi)，造成給煤機(jī)不能正常停止工作，導(dǎo)致煤料繼續(xù)下落掩埋皮帶。

3 解決問(wèn)題的方案

拆掉指示燈，并且不與線圈組成并聯(lián)。這樣改進(jìn)之后指示燈的影響便不再存在，使聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)有效產(chǎn)生，當(dāng)小皮帶停止時(shí)給煤機(jī)也能及時(shí)停止工作。利用以上解決方法，使問(wèn)題成功得到解決，故障不再發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

包鋼的系統(tǒng)是焦化廠自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用，包括PLC系統(tǒng)、儀表積算器、現(xiàn)場(chǎng)稱(chēng)重系統(tǒng)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)信息的交互。本系統(tǒng)成功地應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)控制，精度高，穩(wěn)定性好，功能全面，最主要的是操作簡(jiǎn)便，在運(yùn)行中取得了非常大的成功，創(chuàng)造了很高的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]馮奕紅，邢崗.焦化廠自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2014，（3）：136-139.

[2]王霄，代建華，趙永峰，等.安鋼焦化廠自動(dòng)配煤系統(tǒng)的改造[J].中國(guó)科技博覽，2009，（31）：75.