凌鋼1#高爐熱風爐PLC系統控制應用

1 引言
凌鋼1#高爐熱風爐系統由3座內燃改造式熱風爐組成，其煤氣系統、助燃風系統、冷風、熱風混風系統的切斷閥采用電動和液壓傳動閥門，設計送風溫度為1100℃，采用分離式熱管余熱回收數量。
熱風爐控制系統是高爐自動化系統工程中基礎自動化子系統，它采用美國A-B公司的PLC-5可編程控制器，Ethernet高速數據工業局域網和OS監控系統。熱風爐自動控制系統由儀控和電控兩部分組成。儀控主要完成工藝生產過程參數控制和調節閥的自動調節及控制。電控主要完成換爐自動控制。2 自動化系統組成
PLC-5系列可編程序控制器是美國A-B公司在20世紀80年代后期開始推出的產品，是一種既可進行順序控制和程序控制，又可進行閉環過程控制的高檔的半型可編程控制器。它不僅具有一個功能強且完善的指令系統，而且易于擴展、具有模板插件型結構。適用于各種被控對象與生產過程。
多平臺開發軟件，在高層編程軟件支持下，可方便對其梯形圖編程，順序功能流程圖編程，實現模塊化編程，工作站采用多用“20”彩色圖形工件站，通過Ethernet的工業局域網，實現對生產自動化過程監控和管理，見圖1。

圖1 系統框圖

3 主要控測項目和控制
熱風爐主要是為高爐提供穩定高溫的熱風，主要檢測項目有拱頂溫度、廢氣溫度、換熱器助燃風出/入口溫度、換熱器廢氣入/出口溫度、煤氣和助燃風壓力、流量、冷卻水壓力、流量等。控測信號進入PLC后進行線性化計算，氣體流量溫度與壓力補正，并在上位工作站OS上顯示所有數據。
(1) 熱風爐送風自動控制
熱風爐是蓄熱式的，它交替工作，有“燃燒”、“送風”和“悶爐”(過渡狀態)三種狀態。狀態的變換是根據工藝、設備和安全的要求。熱風爐控制系統為兩燒送的送風制度，送風溫度由送風爐出口的不同風溫混合而成。當送風溫度低于設定值，調節冷風調節閥開度。當送風溫度高于設定值時，還必須滲入一定的冷風。

4 換爐控制系統
熱風爐換爐可以有“全自動”(定時換爐，三個熱風爐順序轉換)、“單爐自動”(只該熱風爐自動轉換狀態，但要操作臺主按相應按鈕起動)、“遙控手動”(操作臺上單個閥控制，此時仍保持閥間聯鎖)、“機旁手動”(只控修時使用，各閥除聯鎖)等四種操作方式。
(1) 全自動操作方式
在3座熱風爐同時工作時，可選擇兩燒一關變風量，操作人員在OS工作站上設定換爐時間，周期地進修全自動操作。例如，由“燃燒”轉為“送風”的順序為:關閉煤氣、空氣切斷閥和燃燒閥→延時若干秒后關閉煙道閥(至此各閥關閉而轉入“閥爐狀態”)→開啟冷風旁通閥(進入灌入冷風)→延時若干秒后開啟熱風閥→打開冷風閥→關閉冷風旁通閥;而“送風”轉入“燃燒”的順序為:關冷風閥→關熱風閥→開廢氣閥(放去爐內延留廢氣)→延時若干秒均壓后開煙道閥→關廢氣閥→開煤氣切斷閥、燃燒閥(煤氣調節閥微開若干秒，點火后全開)→開空氣燃燒閥。各閥順序動作，具有一定聯鎖，特別須防止有關燃燒各閥未關時開啟送風有關各閥或其相反動作;
(2) 單爐自動操作
操作人員在OS工作站上調出各熱風爐單爐自動操作通;根據熱風爐初始工作狀態選擇日的工作狀態。例如:燜爐→燃燒、燃燒→燜爐，燜爐→送風，送風→燜爐、送風→隔離、燃燒→隔離等多種轉換狀態，各閥門按規定的程序動作;
(3) 遙控手動
操作人員在OS上位工作站通過功能鍵選擇聯鎖手動操作方式，根據熱風爐初始工作狀態選擇要轉換目的工作狀態。在熱風爐值班室OS上位工作站上對各閥門進行單個開、關遙控操作。為確保人身和設備安全，所有閥門的開、關都是在滿足必要聯鎖條件下執行;
(4) 機旁手動
使用現場控制箱上的按鈕，可單獨操作所有閥門設備，各閥門間的聯鎖關系全部解除，只是在發生故障和閥試檢修時使用。
上述操作均在熱風爐值班室OS上位工作站上，操作十分方便，畫面清晰。上位機監視操作畫面，方便于值班人員檢查、操作熱風爐生產工況、事故報警、診斷等。
監視畫面根據工藝生產工況，包括有:熱風爐工藝流程總貌;熱風爐單體工作狀態畫面;熱風爐換爐順控畫面;熱風爐工藝參數:溫度、壓力、流量等數據顯示畫面;工藝參數趨勢記錄畫面;事故報警記錄畫面等。
5 結束語
目前，本PLC系統已成功應用于凌鋼1號380m3高爐的熱風爐控制中，經調試使用，系統運行良好，滿足了用戶的要求。