大型高炉风机可编程控制器监控系统.pdf

一 大型高炉鼓风机可编程控制器监控系统 A ⋯ 州 风 ⋯ 统 茁 使 一 、概 述 在 钢铁工业 中 ， 高 炉供风 系统 是非常 重要 的一个 环节 。由汽轮机驱动的大型高炉 鼓风机系统 ， 对 可靠性 要求高 ， 其监控 系统 必须确保供风系统的安全运行 。 若 鼓 风机 出现 逆流时 ， 其输 出风量接近零 ， 输 入的功率几 乎 全部 用于 加热 机 由气体 ， 使轮室温度急剧 升高 ， 可选 几 千度 ， 在短 时间内将 叶片熔 化。若鼓 风机 出 现 串轴 时． 轴 与轴 瓦摩擦 ， 町导致轴与轴瓦报废 。 另外 ， 若鼓风 机转子速度过高 ． 可能出现 飞车 ， 造戒严重事故 。 所以， 高炉鼓 风机控制 线路 一般包括逆流保护 ， 串轴保 护、 速 度保护等保护电路。 在 1 日 设 备中， 鼓风机监控 系统多采 用继 电器控制 线路 ． 要采 用大 量 中间继 电器和 时问继 电器 ． 控制 柜体 积庞大 ． 线路复 杂 ， 继电器故 障发 生频 繁． 维护困难。另外 ， 对系统运行参数、 故障情况要进行 手工记录， 加重 了操作工人工作量 。所以 ， 有必 要对原 高炉鼓风机控 制线 路进行 彻底改 造。现在 ， 随着 P L C 技术的发展 和成熟 ． 改造高 炉鼓 风机 控制线 路 已完全 可行 本文介 绍新 近投 入运行 的 6 0 0 0米 ／ 分高炉 鼓风 机的可编程控制器监控系统 。该 系统采用 OMR 0N公 司 生产 的 C 2 O 0 0 H 双机 系统 可编程 控制器 ， 除完 成系 统 的电器联锁 控制外 ， 主要 担负 系统 的安全 监视 控制 任务 。 实际运行表明 ． 该系统运行非常可靠 ． 监控方便 ， 受到操作人员的欢迎。 二、 系统 的结构和工作原理 一 C 2 0 0 0 H 双机系统具 有 C2 0 0 0 H 型 P L C的全 部性 能 ， 如薄型积木式 结构 ． I ／ O 点数 可达 1 6 3 8 4以适 用于 大规 模控 制 场合 ， 数据 传 输可靠 性 极高 ， 指令 系统 丰 富， 适用于高度复杂控制， 各系列机型指令语句兼容， 具有 6 6 5 6 个字 的数 据存 储区等 ．C2 0 0 0 H双 机系统有 两 个相连且独立 的 C P U， 它们同时执行程 序。 其中一个 C P U 处于运 行状 态 ， 控制 系统各部件 ， 另一个 C P U 处 于热备份状态。当运行状态 C P U 由于意 外原 因出现故 障停止运行时 ， 系统 指示并 自动将热 备份 C P U 投入运 电气自动化 1 9 9 7 年 第 2 期 行 ， 能提 高整 个系统工 作的可靠性 。 P C系统 结构 如图 l 。 倒 帆 晕 l ， 0 帆 集 ■ 机 晕 图 I PLC 未统 蛄 构 图 系统包括主机、 两个 I ／ O 扩展板、 一个上位机联 结 单元、 三个电源和两个 [ ／ 0接 口单元。其中． 具有公共 端的输入模块 六个 、 输 出模块七个 。 采用有公共端的输 入和输出模块可 以减少系统 所 用扩展 板和 1 ／ 0模块数 目． 减 小 系统体积 ． 降低成本 本系统共有 4 1 6个 I ／ O接点 。 通过 1 ／ O单元登录 ． 确定 输 入 接 点 范 围 是 0 0 0 0 0一 叭1 1 5 ， 输 出 接 点 范 围 是 0 L 2 ∞ 一0 2 5 1 5 。采用三个 稳压电源为 主机 和其它外 围 单元洪电。 上位机联 结单元通过标 准 Rs 一2 3 2接 口与 由 孙 6 工控机构成的上位机通 讯。这是 本监 控系统的一个 重 要组成部分 ． 下面进行具体 分析 。 三、 P c与上位机通讯 通讯中， 上位机与 P C交换数据采用块格式数据。 一 次通讯可传输一个或多个数据块。 对 多联 系统基本 数据块格式 如图 2 前 三个 字符表示 数据通讯单 元的单元号 ， 其最大 单元号 敷据头 箍据悻 c s幢验码I薹 吉 柬符 2 十字符 2 十字符 最多1 2 3 十字符 2十字符 I 2 十字符 囤 2 联 末兢基末数据缺格 式 可 编程序控 制器 应 用 5 7 越 ～ 眦 维普资讯 值为 3 l 。 数据头决定本数据块 的作 用， 标明是计算机给 P C的命令 ， 还 是 P C对计算机的响应 。 数据体是数据交 换的内容 。 结束符用 * C R表示 ， 标志数据块结束 ， 终止 数据发送或接 收 。 F CS值是本块校验和 ， 即其前 1 2 8个 字符 AS C I I 码 的异 或值 ， 可通过 校验其 值确定通 讯是 否正确 。若数据量 比较 大 ， 可采 用多个数据块来表示 。 第一个数 据块 和中间数据块 的结束符用分 界符 C R代 替 ， 表示 所有 数据 是 连续 的， 最后 一个 数据 块 用结 束 符 。中间数据块和 最后一个数据块没 有单 元号 和数 据 头 。 对单联 系统基本数据块格式如图 3 。 数据头 数据体 结束符 2十字符 最多 1 2 4 十字符 2／ r 字符 图 3单 联 系统 基 拳 数 据 块 格 式 其 中， 数据头 、 数据体 、 结 束符 的作用同上 ， 接收数 据 正确与否 由上位机联结单元硬 件选 定的校验格式决 定 若发 生错误 ， 系统能 自动重复发送和接 收过 程 若 数据量 比较大 ， 也可采用多个数据块 来表示 。 表示方法 与多联 系统相似 。 计算机和 P L C组成的单联系统如图 4 。 上位 RS 一2 3 2电缆 带上位机联结单元的 计算机 P L C 图 4单联 束统结构 图 采 用 C5 0 0 K L2 0 1 型上 位机联结单元 将 P L C上 位 计算机直接联结 起来 ， 通过上 位机联 结单元 上的两 个八位 开关来设置数据传 输速 率、 传输 格式 、 上位机和 P L C联结类型等。采用这种通 讯系统可 以通过计算机 直接对 P L C离线编程 、 在线调 试。可应 用 OMR ON公 司的梯形 图支持 软件 ， 直接使 用梯 形图编制 程序 ， 简单 易学 ， 操作方便 四系统程序设计 系统程 序采用单元 化设 计 ， 按 源继 电器线 路功能 单 元可血 『 分 出十七个单 元 ， 其 中 比较重 要的有 逆流保 护单元、 紧急情况时危急保安 器动作单 元、 鼓风机主轴 串动保 护单 元、 循环冷却油 系统单 元、 鼓风机起动盘车 单元、 鼓风机叶片角联锁单元 、 轮室蒸汽压力测量保 护 单 元、 鼓风机转速测量保护单 元、 鼓风机 系统所发 生故 障声光显示报警单元等。另外， 新加入了鼓风机系统故 障检测单元， 将敏障情况写入 P L C数据存储区， 以备 上位机 查巡和管理 。下面着 重分 析这个 单元的设计。 鼓风机系统 故 障检 测单 元要 实现对 7 O种 故 障实 时检测， 按发生顺 序将 故障标 志存 入数据存储区 ， 当故 5 8 可编程序控戢器应用 障消除时 再将 故障标 志清 除 ， 同时 累计系 统当前 故障 数。 故障检测是根据 系统 工作中 出现不 正常状况时引 起的某些输 入变 化而进行的 。比如 ， 当逆流发 生时 ， 风 机出 口压 力检 测接 动作 ， 这 一方 面使逆 流保护单 元 起作 用 ， 另一 方面使逆流检测程 序工 作 ， 将故 障标志存 入数据 存储 区 ， 系统 当前故障数加 一， 完成逆流幢测 。 故障检测程 序按 各故障发生条 件分 别编制 由于 故障情况随 时变 化 ， 为保证检测 实时性 ， 程序中须大量 使用微分指令 故 障消除采 用块程序 各种故障检测对 应程序段一般结 构如下 序号 指 令 字 操 作 数 1 LD X 2 I NC 3 8 DM 0 0 0 0 3 Dl S T 80 DI E D 1 4 LD DEC 3 9 XFE R 7 0 M OV 2 1 9 BPRG 9 6 1 0 LOOP 0 9 1 1 1 NC 3 8 1 2 CM P 2 0 1 3 ExI T c 0 6 1 4 CM P 2 0 1 3 LEN D 1 0 1 5 ADD 3 0 l 7 XFER 70 DM 3 0 4 8 48 DM 2 O 4 8 DM 2 O 4 8 n 1 0 0 Y *DM 3 0 4 8 DM 3 0 4 8 29 9 7 DM 0 O *DM 3 6 0 0 *DM 2 0 4 8 1 8 BEDN{ 0 1 程序 中 x为故 障特征继 电器号 ， Y 为该故 障对 应标志 ， 它们 由各故 障情 况人 为确 定。 为防止程序出现 死循环 ， 加入 有条件退 出 上述程序要根据故障数重复 7 o次 ． 为减少程 序量 可以采用 子程序。 五 、 结 论一 本 P L C监 控 系统 已成功 地应 用于 某 厂高炉 鼓风 机上 。 系统 已安 全地 运行 近半 年 ， 经受住 了各种现场环 境 的考验 。系统 的可靠性、 操作 简便性 、 数据 完整性受 到操作工人 、 维护人员和 管理 人员的一致好 评。 对高炉 鼓风机 系统 改造的成功为类似系统 的改造提供了难得 的理论基础和实际经验 。 电气咱动化 l 9 9 7年 第2期 ㈣ 器 维普资讯