基于PLC的高炉鼓风机控制系统的设计及实现研究.pdf

科技创新导报 2017 NO.12 Science and Technology Innovation Herald 信息化工业 科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald4 高炉鼓风机是将一部分空气汇集起来， 通过加压提高空 气压力形成具有一定压力和流量的高炉鼓风， 并根据生产 所需的风压、 风量调节后输送至高炉的动力器械[1]。 目前我 国钢铁产量占世界钢铁总量的50， 冶金行业发展迅速， 当 今世界的高炉发展更趋向于环保、 节能， 传统的小型高炉存 在能小弟、 污染严重等一系列弊端， 正逐渐退出市场。PLC 是专为工业应用设计的工业控制计算机， 此装置具有稳定系 高、 可靠性强、 抗干扰能力强、 体积小等一系列优点， 并在电 气控制系统中已得到广泛的应用， 能解决复杂的逻辑控制， 更能在恶劣的环境下长时间、 不间断运行， 而且操作较为简 单， 维护方便。 1 高炉鼓风机控制系统简述 高炉冶炼的工作原理是依靠催化剂在高温下将矿石材 料还原成钢铁材料的过程， 由于其体积庞大， 在运作过程中 对温度、 压力需求加大， 因此， 鼓风机成为工作中的中枢。 鼓风机是否正常、 稳定运作直接影响到高炉钢水、 铁水的生 产、 压力支撑等工作， 若风量不足， 则可能导致矿石燃料下 落凝结在炉体空间， 形成高炉灌渣现象， 给企业带来巨大的 损失[2]。 一套良好的控制系统是鼓风机正常、 稳定工作的重 要保障， 目前高炉鼓风控制系统采取PLC过程控制系统， 对 鼓风机进行连续监控、 逻辑监控和过程监控。连续监控主 要对风量、 风压进行调控； 逻辑监控主要对鼓风机机组启动 条件进行连锁功能、 安全防范、 紧急停机等工作流程进行监 控； 过程监控主要对鼓风机运作过程进行全面、 全程监控， 及时发现突发事件并做出处理。 鼓风机机组涉及的电气设 备种类繁琐且操作复杂， 通过PLC过程监控系统， 可将复杂 的操作简便化， 提高工作效率的同时更能对突发事件做出及 时的处理， 避免出现更大的人员伤亡和财产损失。 2 高炉鼓风控制系统结构设计 2.1 明确被控对象设备及重要参数 鼓风机组汽轮机的主要技术指标包括功率范围、 总级 数、 工作转速、 压力、 流量等； 轴流风机主要参数有风机吸 入风量、 入口温度压力、 转速等； 通过对鼓风机组基本结构 的研究， 了解控制系统所涉及的设备和操作流程， 同时掌握 操作的重要参数 [3-4]。 在设计高炉鼓风机控制系统时， 必须 明确被控对象设备， 深入了解被控对象的结构组成、 工作条 件和重要操作参数， 同时对鼓风机控制系统的历史情况进行 分析， 了解控制系统之前可能存在的故障和限制， 在设计时 可有效避免此类问题， 避免造成不必要的损失。 2.2 控制系统结构设计 目前大部分控制系统分为计算机自动控制系统和手动操 作控制系统两部分， 两者的分工合作满足不同的控制需求。 自动控制系统主要通过预置系统的重要参数， 依据计算机技 术处理控制完成鼓风机的控制工作流程， 自动完成工作数据 的采集储存、 故障预警显示、 故障自动处理、 工作状况备份 存档等。 手动操作控制系统主要以人为手动控制鼓风机组 的开关， 通过手动操作对电气系统完成对鼓风机组的控制。 通过自动控制系统和手动操作控制系统的无缝连接， 满足各 种工况需求的同时提高工作效率。 计算机控制系统主要通过五路模拟量控制输出， 通过调 速器控制鼓风机转速， 通过汽轮机气门调速， 并协同控制转 速的PID控制器组成控制回路。PID操作简单， 工作状态稳 定， 因此对机组的扰动性低。 根据出风量。 应采用静叶角度 控制器和防喘振控制系统， 开关启停的功能主要由驱动报警 开关显示来实现。 供电系统以及地线系统的设计也是鼓风机控制系统的 重点， 供电系统为确保计算机控制系统正常、 稳定运行的关 键性因素， 供电不正常可能导致系统的可靠性和稳定性[5]。 地线系统设计的重点是防干扰特性， 在铺设过程中与动力电 缆等线路分开， 采用屏蔽功能的电缆， 避免电磁的干扰。 2.3 应用软件设计 高炉鼓风机控制系统的设计与相关应用软件关系密切， 鼓风机控制系统应用软件主要包括下机位PLC控制系统 DOI 10.16660/ki.1674-098X.2017.12.004 基于PLC的高炉鼓风机控制系统的设计 及实现研究① 邢立凯 （沈阳鼓风机集团自动控制系统工程有限公司 辽宁沈阳 110869） 摘 要 在我国钢铁行业生产中 ， 高炉鼓风机是冶炼生产的重要动力设备， 为高炉生产提供燃烧所需的氧气， 鼓风机的正常、 安 全运行在一定程度上影响着生产的连续性。 该文主要阐述了用传统仪表控制高炉鼓风机可能存在的问题， 并分析了基于PLC的高 炉鼓风机控制系统的设计及实现研究。 关键词 高炉鼓风机 冶炼 PLC 控制系统 中图分类号 TP273;TH452 文献标识码 A 文章编号 1674-098X201704c-0004-02 ①作者简介 邢立凯 （1979,8） ， 男， 汉， 山东龙口人， 硕士研究生， 高级工程师， 研究方向 控制理论与控制工程。 （下转6页 科技创新导报 2017 NO.12 Science and Technology Innovation Herald 信息化工业 科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald6 3 城镇配电网规划设计对策 针对城镇配电网规划设计存在的问题， 需要遵循城镇配 电网规划设计的基本原则， 同时充分考虑当前城镇配电网的 实际情况， 对其进行科学的改进和创新， 从而实现城镇发展 的实际需求。 3.1 确保规划设计的全面性 在对城镇配电网进行规划设计的过程中， 需要充分考虑 城镇发展的实际情况以及对电力供应的实际需求， 同时还需 要预测城镇在未来一定时间内对电力需求的增加值， 从而 进行有针对性的规划设计。 首先， 可以通过先进的设备和方 法， 收集和分析城镇用电数据， 从而为配电网的规划设计提 供相应的参考依据； 其次， 需要充分结合城镇未来的发展布 局， 对未来一个相对较长的时间段内城镇用电需求的增长 情况进行预测， 从而确保配电网规划设计的全面性和准确 性； 最后， 对于需要进行电网改造升级的区域， 需要充分考 虑实际情况制定改造计划， 尽可能在保证改造质量的基础 上， 提高改造的经济性。 3.2 更新配电网的配电设备 配电设备是配电网的核心部件之一， 其本身的先进性和 质量可靠性将会直接影响配电网运行的水平[2]。 因此， 针对 现有城镇配电网配电设备陈旧老化、 质量达不到标准的情 况， 需要增加专项资金的投入， 及时对落后的配电设备进行 更新换代， 提高设备的自动化和智能化水平， 从而提升配电 网整体运行水平和供电质量。 3.3 重点改造中低压线路 在城镇发展过程中， 中低压线路是使用范围最广的配电 线路， 同时也是确保供电质量的关键所在。 因此， 需要进一 步加强对城镇中低压配电线路的规划和改造工作， 保证其 安全可靠的运行， 为城镇居民提供可靠的供电。 同时， 为了避 免长时间断电改造对城镇居民的正常生活产生影响， 可以采 用分阶段实施的改造方案， 逐步实现对城镇中低压配电线 路的改造工作， 从而实现对城镇中低压配电网结构的优化 改造。 3.4 提升人员的综合素质 需要结合配电网运行管理的实际要求， 对管理人员和 线路维护人员开展专业的培训工作， 针对配电网运行过程中 出现的常见问题， 需要深化管理人员的安全意识， 使其形成 “安全第一” 的观念[3]。 同时， 需要加强对管理人员和线路维 护人员专业技能的培训， 提高管理人员和线路维护人员分析 判断线路故障的能力， 能够对线路的故障原因进行准确分 析， 并提出相应的策略。 在培训结束后， 需要进行针对性的 考核测试， 确保培训的有效性， 全面提升管理人员和维护人 员的综合素质。 4 结语 城镇配电网作为我国配电网的重要组成部分， 其结构的 科学性， 运行的安全性和可靠性直接关系到城镇居民的用 电质量。 因此， 为了满足城镇实际发展要求， 提升城镇供配电 的安全性和可靠性， 需要进一步加强对城镇配电网规划设 计的重视， 采取相关措施， 确保城镇配电网规划设计的科学 性、 合理性， 全面提升城镇配电网建设水平。 参考文献 [1] 郭根添.浅析配电网规划设计与建设改造几点认识[J].科 技风,201420204. [2] 曾尚先.浅 谈10 kV 配电 网 规 划 设 计 方 法 [J].电子 测 试,201323260-261. [3] 范俊杰.城市配电网规划设计与建设改造的思考[J].技术 与市场,201312266-267. 软件、 监控软件以及通讯网络。 结合PLC系统的特点， 利用 STEP 7对鼓风机控制系统进行用户用程序编制， 夏季为采 用SIM ATIC STEP 7编制PLC机组启动连锁控制、 自动 操作控制等； 下机位采用SIM ATIC WINCC对数据和画 面进行编程， 主要编制机组全貌、 动力油站、 防喘振监控等。 计算机控制系统必须包括总览显示、 主显示、 监控界面、 警 报界面等显示界面。 所选用的软件必须能够实现鼓风机组 正常运行所涉及的操作控制， 主要包括静叶角度、 风量风压 等系统的控制， 同时还包括防喘振控制系统等。 进行软件调 试时， 不仅要对软件硬件设备进行测试， 同时还要对相关仪 表、 执行机构进行测试， 确保应用软件的稳定运行[6]。 3 结语 随着科学技术的快速发展， 我国逐渐加强对高新技术产 业的重视度和支持力度， 高炉鼓风机控制系统必将实现自 动化、 智能化的升级。 高炉鼓风机组控制系统的安全、 稳定 运行对整个冶炼生产过程有重要的作用。通过对机组整个 工艺流程的了解， 优化机组的控制方法是发展的关键， 基于 PLC的高炉鼓风机控制系统的设计， 提高了控制系统的安全 性和稳定性， 使操作更为简便， 有效降低了成本， 符合国家 对节能减排的要求， 促进企业的长足发展。 参考文献 [1] 申旭.基于PLC的橡胶砂轮硫化炉温度控制系统的设计 与实现[J].电气应用,2013256-58,64. [2] 师 亚 娟,朱 忠 杰.基于PLC的 交 通信号 灯 控制系统创 新 实 验 平 台 的 设 计与实 现 [J].工业仪 表与自动 化 装 置,2013270-72. [3] 吴建龙,苗素云.基于PLC与MCGS的YL-335B自动线控 制系统设计与实现[J].机电技术,2015621-24. [4] 李 俊,周李成,周慧,等.基于 PLC 的常 规 加 注 模 拟训 练 设 备 控 制系统 的 设 计与实 现 [J].计 算 机 测 量与 控 制,20166117-120. [5] 王鑫.基于PLC的MPS-HP-Ⅱ型中速磨煤机控制系统设 计与实现[D].吉林大学,2013. [6] 徐健,王延年.基于PLC的高炉鼓风机控制系统的设计与 实现[J].西安工程大学学报,20033252-255. 上接4页）