西門(mén)子PCS7在干熄焦余熱發(fā)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：本文以青海江倉(cāng)90t/h干熄焦余熱發(fā)電項(xiàng)目為背景，詳細(xì)介紹了西門(mén)子PCS7在該項(xiàng)目中的配置、特點(diǎn)及應(yīng)用等。

關(guān)鍵詞：干熄焦；西門(mén)子PCS7

0引言

干熄焦是相對(duì)濕熄焦而言，其原理為采用氮?dú)庠诟上t內(nèi)與紅焦換熱從而熄滅紅焦，吸收了紅焦熱量的氮?dú)馀c鍋爐換熱產(chǎn)生蒸汽，蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)做功發(fā)電。干熄焦發(fā)電技術(shù)不僅提高焦炭品質(zhì)，而且節(jié)約能源，改善環(huán)境，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。干熄焦工藝復(fù)雜，自動(dòng)化程度要求高，控制系統(tǒng)關(guān)系著整個(gè)工藝流程的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

1 干熄焦工藝簡(jiǎn)介

焦炭從焦?fàn)t炭化室推到焦罐臺(tái)車上的焦罐里，通過(guò)電機(jī)車送到提升井底部，提升機(jī)將焦罐提升并橫移至干熄爐爐頂，通過(guò)裝入裝置裝入干熄爐內(nèi)，裝焦完畢焦罐被送回提升井，這時(shí)裝焦料斗自動(dòng)移開(kāi)，干熄爐爐蓋蓋上，隨后空焦罐放到焦罐臺(tái)車上，這一過(guò)程稱為干熄焦系統(tǒng)的裝焦過(guò)程，操作指令由裝焦系統(tǒng)控制完成。

紅焦炭在干熄爐中，經(jīng)預(yù)存室到冷卻室，與惰性氣體進(jìn)行直接換熱，焦炭被冷卻至200℃以下，經(jīng)排焦裝置卸到皮帶輸送機(jī)上，然后送往現(xiàn)有焦?fàn)t運(yùn)焦皮帶。

循環(huán)風(fēng)機(jī)將惰性氣體從干熄爐底部的鼓風(fēng)裝置鼓入干熄爐內(nèi)，在冷卻段經(jīng)過(guò)與熱焦炭換熱變?yōu)闊釟怏w后進(jìn)入一次除塵器。自干熄爐排出的熱循環(huán)氣體的溫度約為900～980℃，經(jīng)一次除塵器除塵后進(jìn)入干熄焦鍋爐換熱，溫度降至160～180℃。鍋爐出來(lái)的循環(huán)氣體經(jīng)二次除塵器除塵后，由循環(huán)風(fēng)機(jī)加壓，再經(jīng)副省煤器換熱冷卻至135℃后進(jìn)入干熄爐循環(huán)使用。干熄焦余熱發(fā)電流程如圖1所示。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

干熄焦余熱發(fā)電控制系統(tǒng)主要完成紅焦運(yùn)輸系統(tǒng)、排焦系統(tǒng)、氣體循環(huán)系統(tǒng)、鍋爐汽水系統(tǒng)、電站系統(tǒng)等部分的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的操作功能，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過(guò)程參數(shù)，具備報(bào)警、歷史趨勢(shì)查詢、報(bào)表等功能。

本項(xiàng)目硬件采用西門(mén)子公司的Sinamics S7-400H（410 smart）系列冗余控制單元，系統(tǒng)架構(gòu)采用冗余CPU及冗余總線的DCS控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換，保證控制系統(tǒng)的安全性。配ET200M遠(yuǎn)程IO站?？刂葡到y(tǒng)采用UPS不間斷電源供電。具體配置如圖2所示。

2.2控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件采用了西門(mén)子公司的SIMATIC PCS7。 該軟件集合了多款軟件的優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)嵌包括Step7、Simatic Net和WinCC以及PDM等在內(nèi)的多款軟件，組態(tài)對(duì)象選用S7-400高端CPU，在鋼鐵焦化行業(yè)應(yīng)用廣泛。SIMATIC PCS7具有客戶端/服務(wù)器的靈活結(jié)構(gòu)，集中的組態(tài)方式，移植性能好，友好的人機(jī)操作界面，開(kāi)放的結(jié)構(gòu)，可以同管理級(jí)進(jìn)行通訊，同現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)緊密契合等優(yōu)點(diǎn)。利用開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信息采集和系統(tǒng)通訊，采用S7自動(dòng)化系統(tǒng)作為現(xiàn)場(chǎng)控制單元實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制，以靈活多樣的分布式I/O接受現(xiàn)場(chǎng)傳感檢測(cè)信號(hào)，所有的系統(tǒng)信息都存儲(chǔ)于一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的整體性和信息的準(zhǔn)確性。

PCS7組態(tài)編程采用CFC（連續(xù)功能塊）、SFC（順序功能塊）等更高級(jí)、更簡(jiǎn)易便捷的方式。

CFC是一種簡(jiǎn)潔的圖形組態(tài)工具，以功能塊為基礎(chǔ)進(jìn)行組態(tài)，PCS7系統(tǒng)配置了很多預(yù)編程的功能塊，這些功能塊以庫(kù)的形式體現(xiàn)，每個(gè)功能塊有一個(gè)參數(shù)表，可根據(jù)實(shí)際情況使能不同參數(shù)，系統(tǒng)通過(guò)調(diào)用不用的功能塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示、報(bào)警、連鎖、記錄，并可同時(shí)生成顯示畫(huà)面，省去了大量上位畫(huà)面編輯時(shí)間。CFC組態(tài)如圖3所示。

SFC主要用于順序控制的自動(dòng)任務(wù)，可在上位生成流程圖式的結(jié)構(gòu)畫(huà)面，其中包括順序、并行分支等信息，直觀反映順空流程中的條件判斷情況及每部執(zhí)行情況。SFC自動(dòng)生成的上位畫(huà)面如圖4所示。

操作監(jiān)控畫(huà)面的設(shè)計(jì)原則是操作方便、內(nèi)容精煉且易于觀察，在此基礎(chǔ)上，伴有語(yǔ)音、文字和顏色閃爍等報(bào)警信息。每一個(gè)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)可以一鍵調(diào)出，每一個(gè)報(bào)警信息可以自動(dòng)跟蹤至故障所在界面，實(shí)現(xiàn)了故障的預(yù)警和快速排查處理，縮短了故障時(shí)間，提高了生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。監(jiān)控畫(huà)面如圖5所示。

3 結(jié)語(yǔ)

本控制系統(tǒng)投運(yùn)至今已接近一年，運(yùn)行穩(wěn)定，保證了干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)的安全、連續(xù)、高效生產(chǎn)，得到用戶的認(rèn)可，并對(duì)今后同類項(xiàng)目提供了一個(gè)較好的參考模式。

作者簡(jiǎn)介：劉闖（1983-），男，工程師，主要研究方向：自動(dòng)化控制系統(tǒng)、儀控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)及調(diào)試。