攀鋼加熱爐儀表自動控制系統(tǒng)

1 引言

　　攀鋼加熱爐為蓄熱式步進(jìn)式加熱爐，可裝爐鋼坯長度從3.7米～8米，并可根據(jù)鋼坯長度自動進(jìn)行雙排或單排布料，其設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為200t/h。加熱爐分設(shè)加熱三段、加熱二段、加熱一段、均熱段4段控制加熱，配備2臺助燃風(fēng)機(jī)(1用1備)和一臺引風(fēng)機(jī)，空氣由設(shè)置在燒嘴中的蓄熱體預(yù)熱后進(jìn)加熱爐助燃，入爐煤氣采用高焦混合煤氣，以常溫形式進(jìn)加熱爐燃燒。其爐溫控制采用雙交叉限幅燃燒控制功能，爐膛壓力采用前饋控制及加熱爐門開關(guān)補(bǔ)償控制方式，有效提高爐壓控制精度。

2 系統(tǒng)配置

　　加熱爐儀表自動化控制系統(tǒng)是由s7-400plc控制系統(tǒng)作為系統(tǒng)主控制器，cpu模塊采用高性能的cpu416-2dp,i/o采用分布式控制結(jié)構(gòu)et200系統(tǒng)，現(xiàn)場總線采用profibus-dp總線結(jié)構(gòu)將主控制器和et200系統(tǒng)相連接。儀控plc和其它站通訊采用光纖環(huán)網(wǎng)方式，操作站(hmi)與主控制器通過工業(yè)以太網(wǎng)相聯(lián)，并預(yù)留加熱爐二級和軋線plc通訊接口，給加熱爐二級提供各段爐溫、空氣煤氣流量、入爐鋼坯溫度數(shù)據(jù)，隨時接受加熱爐二級發(fā)送的設(shè)定溫度、加熱制度數(shù)據(jù)等。其系統(tǒng)配置圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)配置

　　plc控制器用于生產(chǎn)過程的邏輯和順序控制，閉環(huán)調(diào)節(jié)控制、數(shù)據(jù)采集、計(jì)算和過程i/o處理等。工作站用于參數(shù)設(shè)定、操作和修改、報(bào)警和事故顯示、過程畫面顯示、系統(tǒng)狀態(tài)顯示等。

3 燃燒控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

　　加熱爐的儀表控制系統(tǒng)功能主要分為以下幾個方面：爐內(nèi)溫度與燃燒控制系統(tǒng)，爐膛壓力控制系統(tǒng)，分散換向控制系統(tǒng)，排煙溫度控制系統(tǒng)，煤氣及助燃空氣壓力的穩(wěn)定調(diào)節(jié)以及其它一些安全聯(lián)鎖控制及能源介質(zhì)監(jiān)控等。

3.1 爐內(nèi)溫度控制

　本加熱爐分為4個燃燒控制段，分別是：第一加熱段、第二加熱段、第三加熱段、均熱段，各燃燒控制段的控制方式相同。測溫點(diǎn)的布置如圖2所示：在每個燃燒控制段各采用5只s型熱電偶測溫，其中頂部3只，按照左、中、右平均分布，下部各采用2只，左右對稱分布，另在預(yù)熱段爐頂設(shè)置2只熱電偶左右對稱分布。每段熱電偶的測量信號由plc進(jìn)行處理并在crt上顯示。當(dāng)兩只熱電偶均正常時，自動選擇溫度較高的信號進(jìn)行控制，防止單側(cè)溫度較高造成事故，當(dāng)選擇其中一只熱電偶作為控制回路的測量值時，控制系統(tǒng)會在其發(fā)生故障時，自動切換到運(yùn)行正常的熱電偶；當(dāng)選擇將兩只熱電偶的信號平均值作為爐溫控制的測量值，控制系統(tǒng)會在其中一只發(fā)生故障時，自動切換到運(yùn)行正常的熱電偶，確保爐溫控制檢測信號的連續(xù)性，不會因一只熱電偶故障而導(dǎo)致控制爐溫的波動，同時crt顯示相關(guān)熱電偶的故障報(bào)警，以利判斷處理。每段的爐溫測量值與plc內(nèi)的爐溫目標(biāo)設(shè)定值進(jìn)行比較，經(jīng)雙交叉限幅控制輸出方式控制煤氣流量和空氣流量調(diào)節(jié)閥，達(dá)到控制爐溫目的。