金昌冶煉廠余熱鍋爐汽包除氧器計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

1、金昌冶煉廠余熱鍋爐汽包除氧器計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)   1 前言    在我國(guó)冶金行業(yè)中，有很多冶煉過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱量白白的浪費(fèi)掉，這樣既浪費(fèi)了能源又破壞了環(huán)境。安徽今昌冶煉廠去年引進(jìn)了澳大利亞的奧斯麥特冶煉爐的同時(shí)，引進(jìn)了芬蘭的余熱鍋爐，它利用該爐在冶煉銅精礦的中產(chǎn)生煙氣的熱量給余熱鍋爐進(jìn)行加熱，從而產(chǎn)生大量的蒸汽。所產(chǎn)生的蒸汽一方面用于廠內(nèi)其它車(chē)間熱量的供應(yīng)外，還將用于本廠發(fā)電。我們公司承當(dāng)了余熱鍋爐控制系統(tǒng)制定安裝和調(diào)試，為了保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定，我們選用了西門(mén)子公司的s7-400 plc,采納現(xiàn)場(chǎng)分布式i/o,即主站和從站之間利用profibus總線(xiàn)結(jié)構(gòu)。

2、于今年9月份完成調(diào)試并運(yùn)行效果很好，有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。     2工藝要求     由于余熱鍋爐是利用冶煉爐在冶煉中產(chǎn)生的煙氣給鍋爐加熱，煙氣的溫度范圍一般在10001300之間波動(dòng)，所以對(duì)汽包液位的控制較困難，為了實(shí)現(xiàn)很好的控制，具體要求是：    1、汽包的水位以差壓變送氣器1had10cl101和1had10cl102兩個(gè)儀表來(lái)測(cè)量，測(cè)量的結(jié)果由汽包壓力變送氣1had10cp101來(lái)補(bǔ)償，如果壓力變送器出故障，液位控制器1had10dl101測(cè)量信號(hào)可以由操作人員手動(dòng)選擇，也可由控制系統(tǒng)自動(dòng)篩選

3、。如果輸入信號(hào)低于3ma或高于25ma的時(shí)候，則有一個(gè)變送器出故障，測(cè)量信號(hào)可以是兩個(gè)變送器的平均值，但是變送器壞了，則此時(shí)的檢測(cè)值結(jié)果必須屏蔽掉。如果在有液位控制的狀況下，控制器1had10dl101輸出信號(hào)直接傳送到給水控制閥1lab10aa001。如果在串級(jí)三沖量控制狀況下，液位控制器的輸出端作為給水流量控制器的遠(yuǎn)程設(shè)定點(diǎn)，依據(jù)給水流量1lab10cf101控制給水閥    1lab10aa001,在流量控制器前，液位控制器輸出信號(hào)是由主蒸汽流量1lba10cf101和兩臺(tái)渦輪泵循環(huán)泵和給水泵的蒸汽消耗狀況進(jìn)行矯正。有一個(gè)旁通電動(dòng)閥可以代替氣動(dòng)控制閥來(lái)控制汽

4、包中的水位。電動(dòng)控制閥1lab15aa001是由控制器1lab10df102以三沖量控制模式或水位控制器1had10dl101以液位控制模式或水位控制器來(lái)控制。閥門(mén)1lab10aa001和1lab15aa001在流量控制器1lab10df101和1lab10df102中有手/自動(dòng)交叉聯(lián)鎖，這兩個(gè)閥門(mén)不能同時(shí)處于自動(dòng)模式中?？刂破?had10dl101遠(yuǎn)程設(shè)定點(diǎn)來(lái)源于鍋爐汽化率相關(guān)的曲線(xiàn)。汽包中的水位設(shè)定點(diǎn)依據(jù)鍋爐汽化率在nwll(正常低水位)和nwhl(正常高水位)之間變動(dòng)。    、蒸汽包壓力控制是，鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，鍋爐壓力控制器had10dp101依據(jù)理想的設(shè)

5、定點(diǎn)來(lái)控制汽包壓力。如果壓力變送器had10cp101測(cè)量的壓力信號(hào)增大，控制器had10dp101輸出信號(hào)增加，控制閥lba10aa001開(kāi)啟。如果壓力下降，控制器會(huì)驅(qū)動(dòng)控制閥向關(guān)閉方向運(yùn)行，因此，如蒸汽流量增加，汽壓下降，控制器將通過(guò)關(guān)閉控制閥來(lái)堅(jiān)持汽包壓力。    給水箱水位控制，給水箱水壓是由控制閥ghc10aa001控制補(bǔ)充水流量來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，控制閥的運(yùn)動(dòng)是依據(jù)變送器laa10cl101的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行控制。給水箱低水位用來(lái)作給水泵的聯(lián)鎖信號(hào)，以保護(hù)水泵。水箱高水位開(kāi)關(guān)控制開(kāi)啟水箱排水閥。排水閥是氣動(dòng)非開(kāi)既關(guān)的閥門(mén)，fw水箱水位測(cè)量?jī)x表會(huì)給出高或低的報(bào)警信

6、號(hào)。給    、給水箱壓力是由控制閥控制的低壓蒸汽來(lái)控制的，控制閥1lbs10aa001的運(yùn)動(dòng)是依據(jù)變送器1laa10cp101的fw水箱壓力測(cè)量信號(hào)來(lái)進(jìn)行的。     3 控制系統(tǒng)的硬件組成     控制系統(tǒng)由上位機(jī)os操作員站監(jiān)控系統(tǒng)和下位機(jī)plc可編程邏輯控制系統(tǒng)組成。上位機(jī)和下位機(jī)通過(guò)西門(mén)子profibus    fms協(xié)議網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成兩級(jí)不同的層次，分別完成整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)視和控制功能。控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如以下圖所示      &#

7、160; 從工藝要求、i/o點(diǎn)數(shù)、掃描速度、自診斷功能等方面合計(jì)，下位機(jī)選用性能及可靠性都很高的siemens公司的ti565型plc，并采i/o分布從站控制方式，這樣主站采納高性能的控制系統(tǒng)，提升系統(tǒng)的運(yùn)行速度，從站可以采納s-300系列的信號(hào)模塊，降低系統(tǒng)的整體造價(jià)，從而提升系統(tǒng)的性能價(jià)格比，以減少用戶(hù)對(duì)工程的資金投入。主站系統(tǒng)機(jī)架采納6es7    400-1ja00、電源采納6es7 407-0da01、cpu采納6es7    414-2dp、os站和plc之間的通訊采納6es7 443-5dx02。  

8、  系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)有150點(diǎn),開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)有60點(diǎn),模擬量輸入點(diǎn)有20個(gè),模擬量輸出點(diǎn)有16個(gè)，共計(jì)246點(diǎn)。主站和從站之間通過(guò)prfibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，采納pribus    dp協(xié)議通過(guò)通訊接口模塊進(jìn)行連接。通訊模塊采納6es7 153-1aa03,模擬量輸入模塊采納6es7    331-7kf02,它既可以采集420ma電流信號(hào)也可以采集電壓信號(hào)，以及熱電阻，熱電偶信號(hào)，并可以進(jìn)行編程組態(tài)。模擬量輸出模塊采納6es7    332-5hd01可輸出420ma電流信號(hào)，也可以輸出110v

9、電壓信號(hào)。數(shù)字量輸入采集模塊選用6es7    321-1bh02,電壓信號(hào)為直流24v。數(shù)字量輸出模塊 6es7 332-1bh01,    電壓信號(hào)為直流24v。以上四種型號(hào)的信號(hào)采集模塊都帶光電隔離和故障診斷功能，大大提升系統(tǒng)的可靠性，也便于用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。         按集中管理、集中顯示、分散控制的思想，系統(tǒng)設(shè)有1個(gè)操作員終端監(jiān)控站，選用dell pentium-    2.4ghz/512m工控機(jī)，硬盤(pán)60g,加philips

10、 21"彩色顯示器，并配以打印機(jī)。工控機(jī)內(nèi)安裝西門(mén)子公司的cp    5611 profibus    fms通訊接口卡，通訊速率從9.6kb/s12mkb/s,實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)os站修改各個(gè)pid參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)、比例、積分、微分和報(bào)警的設(shè)定值。   4 控制方案的制定         將控制系統(tǒng)分為四個(gè)大的功能塊: 汽包液位控制、主蒸汽壓力控制、除氧氣液位和壓力控制。    1    汽

11、包液位控制采納串級(jí)三沖量給水控制的工作原理，主調(diào)節(jié)器為1had10dl101,副調(diào)節(jié)器為1lab10df101,主調(diào)節(jié)器接受水位信號(hào)去控制副調(diào)節(jié)器，副調(diào)節(jié)器接受主調(diào)節(jié)器信號(hào)外，還接受主蒸汽流量溫壓補(bǔ)償信號(hào)和給水流量的溫度補(bǔ)償信號(hào)，組成一個(gè)三沖量的串級(jí)控制系統(tǒng)。以達(dá)到汽包水位在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)。    2    蒸汽包的壓力控制在mpa范圍內(nèi)，采納單回路pi調(diào)節(jié)器，如果汽包壓力突然超過(guò)一定范圍時(shí)，可用調(diào)節(jié)器1had10dp102打開(kāi)啟動(dòng)蒸汽控制閥，通過(guò)消音裝置將一部分蒸汽排放，以保證蒸汽包的蒸汽壓力穩(wěn)定。   &#

12、160;     上位機(jī)對(duì)所有采集到的模擬量實(shí)時(shí)顯示并存儲(chǔ),    開(kāi)關(guān)量進(jìn)行狀態(tài)追憶。對(duì)重要參數(shù)指標(biāo)如給水導(dǎo)電率、飽和蒸汽的電導(dǎo)率、鍋爐水的電導(dǎo)率等進(jìn)行在線(xiàn)分析、監(jiān)測(cè)和報(bào)警。監(jiān)控畫(huà)面上設(shè)有“自動(dòng)、“半自動(dòng)及“軟手操三個(gè)按鈕并可進(jìn)行互相切換?！白詣?dòng)狀態(tài)時(shí)，只能監(jiān)測(cè)不能對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作；“手動(dòng)時(shí)，可任意調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度。在由自動(dòng)到手動(dòng)時(shí)，閥門(mén)之間的轉(zhuǎn)換是無(wú)擾動(dòng)進(jìn)行切換的。在操作員站上可依據(jù)工藝的改動(dòng)，修改各個(gè)pid回路的設(shè)定點(diǎn)，但是某些參數(shù)只有具有不同操作權(quán)限的級(jí)別才可相應(yīng)進(jìn)行修改?！败浭植贂r(shí)，可獨(dú)立對(duì)閥門(mén)進(jìn)行操作。同時(shí)pid調(diào)節(jié)回路可以選

13、擇自動(dòng)手動(dòng)以及汽包液位的單回路和串級(jí)三沖量控制。設(shè)密碼保護(hù)如設(shè)置和修改某一調(diào)節(jié)回路的比例、積微分時(shí)時(shí)間等。為便于生產(chǎn)維護(hù)和安全，用不同的顏色區(qū)分設(shè)備不同的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，重要設(shè)備的集中監(jiān)視畫(huà)面     5 軟件實(shí)現(xiàn)     siemens公司的wincc工控組態(tài)軟件，功能齊全，具有很強(qiáng)的過(guò)程監(jiān)視、控制和信息管理功能。本系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控程序采納wincc編制，開(kāi)發(fā)了豐富的、漢化的工藝流程畫(huà)面及操作圖表，有以下特點(diǎn)：1兼有監(jiān)視系統(tǒng)總貌、分部流程等操作畫(huà)面，參數(shù)設(shè)定與調(diào)整靈活、人機(jī)界面友好。2設(shè)備的自動(dòng)、手動(dòng)、軟手操可切換，操作簡(jiǎn)單，減輕操作工的勞

14、作強(qiáng)度。3重要參數(shù)的歷史趨勢(shì)和實(shí)時(shí)曲線(xiàn)顯示，實(shí)時(shí)報(bào)表打印及報(bào)警處理功能。如以下圖6汽包調(diào)節(jié)畫(huà)面所示：     下位機(jī)程序用西門(mén)子公司提供的step 5 v5.1.02。step    5編程軟件具有以下優(yōu)點(diǎn)：1具有三種不同的基本編程語(yǔ)言：lad梯形圖，stl語(yǔ)句表，fbd功能塊，對(duì)不同專(zhuān)業(yè)工程制定人員提供很方便的編程工具。如梯形圖編程方式對(duì)電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人員；語(yǔ)句表針對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人員；功能塊對(duì)工藝專(zhuān)業(yè)人員等。2硬件和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)簡(jiǎn)單靈活，所有西門(mén)子公司的模塊都可以通過(guò)step    7 再加上相應(yīng)的軟件包即可組態(tài)。3step    7編程軟件具有硬件診斷功能，系統(tǒng)中任何一處出現(xiàn)故障，都可以通過(guò)它進(jìn)行診斷出來(lái)，以便維護(hù)工程師對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行快速發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，急時(shí)處理。4step    7標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中提供了大量的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)功能和功能塊，如標(biāo)準(zhǔn)的軟pid控制功能塊，同時(shí)提供在線(xiàn)英文幫助。使編程制定人員方便靈活。如該系統(tǒng)中主要應(yīng)用如下標(biāo)準(zhǔn)pid調(diào)節(jié)回路系統(tǒng)功能塊。     6 結(jié)束語(yǔ)