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1、自动控制系统简介

1.1、控制对象：脉冲阀、提升阀、卸灰阀、输灰绞龙、空气炮、冷风阀、风机等；

1.2、监测对象：进风温度、出风温度、进出口压差、料位、风机的各项参数；

1.3、控制方法

1.3.1、点对点控制 对于控制点在100点以下的系统，常采用点对点控制的方法进行控制，即控制器（PLC或矩阵式控制仪）的输出点与控制输出点意义对应；

1.3.2、矩阵控制 对于对于控制点在100点以上的系统，常采用矩阵控制，即将控制的脉冲阀或脉冲阀+提升阀进行分组，利用组数与组成员的对应关系，实现选通控制，该种方法也称之为矩阵控制；

1.3.3、PLC+脉冲控制仪控制大型除尘器在要求低成本高可靠性时可采用该法。该法采用一台小型PLC来协调除尘器各单元的控制序列，各单元的采用 一台带远程开机信号的脉冲控制仪进行控制，该方法既实现了PLC与远程DCS或上位机的通讯，又实现了低成本的控制需求，由于采用了性能优良的脉冲控制 仪，控制可靠性没有降低。

1.3.4、潜合通过大量的工程实践，提出了一种主PLC+室控制终端的控制方法。即每个室一个室控制终端，该终端负责本室脉冲阀和提升阀的控制，所有的室控制终端通过现场总线网络与主PLC连接，通过上位计算机实现对整个除尘器室控制终端的控制。

2、自动控制系统的组成

除尘自动控制系统共分三大部分，分别由现场级（检测仪表、传感器和执行装置），基础自动化（PLC）和上位机组成。系统组态如图1所示。

图1 控制系统组态图

现场仪表主要检测工艺过程参数和设备运行状态参数，PLC及分布式I/O通过数据扫描采集信号并进行数据处理，然后根据控制要求向现场执行装置发出控制信 号，完成控制功能。上位机一方面接收PLC的输入信号，另一方面根据控制要求向PLC发出控制指令，对工艺过程实现监控，同时实现过程数据管理功能。

2.1 现场级

该系统中需要检测的工艺参数较多，包括温度、压力、流量、转速、振动等等，其中参与控制的主要参数有风门阀入口温度，野风阀前烟气温度，除尘器差 压等，另外还有一些设备运行状态参数，主要是监视和报警作用。系统工艺控制流程图如图2所示。系统根据检测到的工艺状态参数以及电炉工况模式，通过PLC 或现场操作箱对现场的执行机构进行自动或手动控制，如控制滑套、风门阀、二次阀、野风阀等的开度，控制主风机和增压风机组的转速以及除尘器清灰等动作。

图2 除尘系统工艺控制流程图

2.2 基础自动化

该系统共有数字量信号180多个，模拟量信号30多个，采用西门子SIMATIC S7-300可编程控制器（CPU315—2DP），由于现场信号

比较分散，并且有些信号距离主站PLC柜较远，故现场另设一个分布式I/O站，通过Profibus—DP总线与主站进行通讯，系统PLC硬件配置如图3所示。

图3 PLC 硬件配置图

软件部分采用西门子STEP7 编程软件，模块化编程。系统主要控制过程有以下方面：

（1）主风机和增压风机控制：

根据电炉冶炼工况模式的不同，控制风门阀和二次阀的开度，调节系统风量。同时通过液力偶合器调节主风机和增压风机的转速，达到节能降耗的效果。

（2）滑套控制

根据增压风机风门阀前的烟气温度，自动调节滑套的开度，以控制直排系统风量和烟气温度，保护增压风机风门阀叶轮。

（3）野风阀控制

根据野风阀前烟气温度，控制野风阀的开关，从而控制进入除尘器的烟气温度，保护除尘器布袋不被高温烟尘烧坏。

（4）除尘器清灰控制

除尘器清灰系统分为定时和差压控制清灰两种，正常情况下，按照一定的时间间隔依次对除尘器各仓进行离线清灰。如果除尘器差压过大时，则系统自动缩短离线清灰间隔时间，以加快清灰速度。

（5）反吹气源控制

由于进入布袋的烟尘温度较高，为防止脉冲反吹时冷空气遇热凝露，使布袋拧结。需对气源进行净化和加热，使反吹气体保持在合适的温度范围内。

2. 3 上位机

系统上位机采用的是研华工控机，通过工业以太网与PLC进行远程通讯，通讯介质采用光纤，由网卡、交换机、光电转换模块、及PLC通讯模块组成。 同时，该系统可与车间内其它工艺控制过程联网，组成二级网络，实现生产管理。画面监控采用西门子WINCC组态软件编程，界面友好，操作人员通过HMI可 监控整个生产过程，并具有数据管理，报警和打印功能。

3 系统调试

系统安装完成后进行了调试，调试分冷调试和热调试。冷调试是在无负荷条件下进行的，热调试是系统通过冷调后，在有负荷条件下进行的。整个调试过程硬件部分和软件部分同时进行。

3.1 冷调试

冷调分单体调试和系统调试。单体调试是指对单个设备的运行调试，是系统调试的基础。包括所有的传感器元件、检测仪表输出、显示是否正常，参数调整 是否正确，电机、液力偶合器、风机、阀门等执行装置，启动、运行状态是否正常。在PLC程序和HMI上监控它们的运行，出现问题及时排除，为下一步系统联 调做好准备。系统调试是在单体调试结束后，所有设备运行正常的条件下，对整个控制系统进行的调试。包括系统中所有控制、联锁条件的调试，PLC控制程序的 调试及HMI监控程序的调试等。

3.2 热调试

在系统冷调试结束后，进入热调试阶段，热调试是在带负荷的工况条件下，完成系统自动监控的调试。包括系统中一些重要的控制参数的调整。比如在不同 的电炉工况下，直排系统和屋顶罩的风量是不同的，理论值和实际值总会有些差异，这就需要在实际生产工况下调整增压风机和主风机的转速，使其既满足排尘的要 求，又节省能源。

4 结论

该系统具有除尘效果良好，系统运行稳定。电炉正常运行的情况下，可不需人工干预，完全实现自动控制，与以前的除尘系统相比优势 十分明显。实践表明，该系统的投入运行，彻底改善了电炉炼钢对环境造成的污染，提高了生产技术水平，降低了能源消耗，收到很好的经济效益和社会效益。