崔 青

（山東鋼鐵萊蕪分公司自動(dòng)化部，山東萊蕪 271104）

1 前言

萊鋼型鋼高爐粒煤噴吹系統(tǒng)引進(jìn)英國克萊德工藝，設(shè)備對自動(dòng)化要求程度相當(dāng)高。自2005年該系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，已經(jīng)產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益，還有減少環(huán)境污染,減輕運(yùn)輸壓力等潛在的社會效益。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長，程序編制成熟，掃描過程順利，但是設(shè)備及其線路已經(jīng)出現(xiàn)老化，嚴(yán)重影響PLC的輸入、輸出信號并影響程序作出判斷，必須及時(shí)整改隱患、全面排除可能發(fā)生的故障。拓寬思路，未雨綢繆，提前制定應(yīng)急對策：提高程序的自動(dòng)化控制水平，減少人為干預(yù)因素；建立綜合報(bào)警機(jī)制，及時(shí)反饋設(shè)備的異常狀況。從已發(fā)現(xiàn)的隱患和提前的干預(yù)等方面全盤考慮，多角度、全方位確保噴煤系統(tǒng)安全穩(wěn)定、保證噴煤生產(chǎn)穩(wěn)定高效。

2 粒煤噴吹自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 粒煤噴吹系統(tǒng)簡介

萊鋼型鋼高爐噴煤系統(tǒng)由制粉系統(tǒng)和噴吹系統(tǒng)組成，其中制粉系統(tǒng)包括原煤輸送系統(tǒng)、煙氣爐系統(tǒng)、破碎機(jī)系統(tǒng)，噴吹系統(tǒng)包括 A、B、C、D、E、F 六個(gè)噴吹罐。制粉系統(tǒng)將原煤由燒結(jié)原料場經(jīng)由膠帶機(jī)送至原煤倉，經(jīng)錘式破碎機(jī)、旋風(fēng)收塵器等輸送至螺旋輸送機(jī)，再經(jīng)星型給料器送至煤粉倉；噴吹系統(tǒng)以A、B、C、D四個(gè)噴吹罐為常用罐，E、F兩個(gè)噴吹罐作為備用（可以隨時(shí)替換A、B、C、D四個(gè)噴吹罐中的任意兩個(gè)），噴吹過程自上而下經(jīng)料倉、上料罐、下料罐、旋轉(zhuǎn)給料機(jī)等向型鋼2座高爐噴吹粒煤。

2.2 粒煤噴吹自控系統(tǒng)硬件配置

萊鋼型鋼高爐噴煤自控系統(tǒng)由噴吹系統(tǒng)和制粉系統(tǒng)組成，均采用三電一體化（EⅠC）控制，主要由施耐德公司的Quantum系列PLC完成全過程的數(shù)據(jù)采集、處理及順序邏輯控制和回路控制。CPU均采用容量大、運(yùn)算速度快的140CPU53414控制器，PLC均采用Quantum系列的以太網(wǎng)NOE模塊，通過TCP/ⅠP協(xié)議連接到整個(gè)噴煤控制系統(tǒng)的監(jiān)控站【1】，監(jiān)視噴煤的工藝流程和設(shè)備狀態(tài)，并且經(jīng)交換機(jī)組成環(huán)網(wǎng)，完成噴煤監(jiān)控系統(tǒng)與高爐生產(chǎn)的其他監(jiān)控系統(tǒng)之間的通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與管理。

2.3 粒煤噴吹自控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

粒煤噴吹自控系統(tǒng)的程序開發(fā)工具是Concept，通過它實(shí)現(xiàn)了噴吹系統(tǒng)及制粉系統(tǒng)的編程調(diào)試；監(jiān)控軟件是ⅠFⅠX5.1工控組態(tài)軟件，實(shí)時(shí)傳遞數(shù)據(jù)、在線監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)畫面報(bào)警和語音報(bào)警等強(qiáng)大功能。兩款軟件結(jié)合應(yīng)用，可以清晰監(jiān)測閥門的開關(guān)狀態(tài)、料倉/料罐的重量、噴吹煤粉的流量和常規(guī)的壓力等。

3 粒煤噴吹自控系統(tǒng)維護(hù)實(shí)例

故障診斷與處理在日常維護(hù)中經(jīng)常遇到，需要有仔細(xì)的觀察、冷靜的分析、快速的判斷、及時(shí)的處理，在處理的過程中總結(jié)歸納，能有效預(yù)測存在的隱患，先行整改，提前完善，將影響因素降為零，為生產(chǎn)順行保駕護(hù)航。

3.1排查隱患——220V電源分離

DAⅠ模板即開關(guān)量輸入模板。將現(xiàn)場輸入信號引入模板可反映現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)際狀況（例如運(yùn)行、停止、到位……），A代表需要220V電源供電。通過編程軟件的程序轉(zhuǎn)換和監(jiān)控軟件的畫面呈現(xiàn)可以在電腦上反映出設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，操作人員無需去現(xiàn)場就能掌握，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控。所以DAⅠ模板起到了傳遞信號的作用，它是PLC組件中不可缺少的模板。當(dāng)DAⅠ信號出現(xiàn)異常的時(shí)候，接入信號的因素、模板本身的因素常常納入考慮范圍，卻極易忽視220 V電源對DAⅠ信號的作用。對未知隱患的預(yù)知預(yù)測過程中，220 V電源對DAⅠ模板的影響進(jìn)入了考慮范圍，因?yàn)橐坏?20 V電源跳電，輸入信號瞬間丟失，程序無法采集信號狀態(tài)，不能做出正確的掃描和判斷，監(jiān)控畫面也成為盲區(qū)。

在對噴吹系統(tǒng)PLC柜和制粉系統(tǒng)PLC柜的排查過程中發(fā)現(xiàn)，DAⅠ模板存在著多模板由同一塊電源供電的隱患。由于前一級的220 V開關(guān)牽扯很多的現(xiàn)場設(shè)備，設(shè)備接線一旦短路就有可能導(dǎo)致該電源開關(guān)跳電，瞬間引起多塊DAⅠ模板同時(shí)掉電并丟失信號，后果不可想象。依照發(fā)現(xiàn)隱患立即整改的原則，經(jīng)過反復(fù)論證，決定對供電電源進(jìn)行可靠分離，每個(gè)DAⅠ模板由各自獨(dú)立的220 V電源開關(guān)供電，相互之間不受影響，即使現(xiàn)場設(shè)備接線短路引起開關(guān)跳電，也僅僅是對該電源開關(guān)下涉及的一個(gè)模板產(chǎn)生影響，而不會發(fā)生大面積的停電事故，切實(shí)提高系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。

3.2提高自動(dòng)化控制水平——增加P I D調(diào)節(jié)

噴吹系統(tǒng)的控制閥門很多，這是由它復(fù)雜的控制工程決定的。手動(dòng)調(diào)節(jié)摻雜很多的人為因素，導(dǎo)致誤差大、效率低。氣體循環(huán)回路中，從氮?dú)饪偣茌敵龅牡獨(dú)夥殖伤穆贩謩e供給制粉用氣支路、儀表用氣支路、煤粉倉用氣支路、倉頂除塵用氣支路，這種設(shè)計(jì)可以使氮?dú)夂侠矸峙?，有效的供給分支管道，方便供給現(xiàn)場設(shè)備，減少管路氮?dú)鈸p失量。依靠手動(dòng)調(diào)節(jié)，操作人員需要根據(jù)氮?dú)獾氖褂们闆r，頻繁的計(jì)算并調(diào)節(jié)閥門開度，工作量相當(dāng)大，也極易出現(xiàn)大的誤差。改變現(xiàn)有的手動(dòng)操作模式，提高自動(dòng)控制水平，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制，其中就用到了PⅠD 調(diào)節(jié)。

當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，最適合用PⅠD控制技術(shù)【2】，它是一種模糊邏輯，處理不確定性或非線性的各類問題。PⅠD調(diào)節(jié)技術(shù)由后臺程序完成，可以根據(jù)畫面設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行自整定運(yùn)行，使現(xiàn)場儀表能根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行自動(dòng)演算；人工操作簡單、設(shè)備響應(yīng)速度快，并且能在規(guī)定范圍內(nèi)穩(wěn)定動(dòng)作，降低了設(shè)備事故和故障率，能最大限度地滿足高爐生產(chǎn)的需要；改進(jìn)后的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)，設(shè)備自動(dòng)化水平提高，維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)性相應(yīng)降低。

PⅠD調(diào)節(jié)在調(diào)試過程中確定好調(diào)節(jié)參數(shù)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性即可，而且這種調(diào)試，基本上不需要耗費(fèi)成本，真正實(shí)現(xiàn)了低成本高效益。

圖1 反饋控制的原理圖

3.3 綜合報(bào)警

生產(chǎn)過程中，報(bào)警管理日益引起操作人員的高度重視，畫面報(bào)警可以對超出范圍的數(shù)據(jù)或者設(shè)備情況通過閃爍或者突出顯示引起操作人員注意，及時(shí)處理問題，不影響后續(xù)生產(chǎn)的進(jìn)行，這種報(bào)警方式因?yàn)椴僮骱唵我恢北徊捎茫虎馞ⅠX軟件的語音報(bào)警功能使報(bào)警方式進(jìn)入了有聲時(shí)代，它的應(yīng)用更加靈活，也能更清晰的提示操作人員出現(xiàn)了何種故障，引起足夠的重視。

ⅠFⅠX組態(tài)軟件的畫面報(bào)警可以在連接變量的時(shí)候，選擇變量的報(bào)警范圍，通過閃爍或者突出顯示等的方法實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述。ⅠFⅠX的語音報(bào)警主要是調(diào)用一個(gè)包含報(bào)警聲音的WAV格式的音頻文件（可以直接采用系統(tǒng)自帶的音頻文件，也可以自己錄制比較清晰明確的報(bào)警音頻文件）。播放WAV格式的語音文件可以通過VBA腳本里調(diào)用操作系統(tǒng)的APⅠ函數(shù)來進(jìn)行【3】，不需要單獨(dú)編寫程序執(zhí)行。在ⅠFⅠX的調(diào)度管理器里有兩種調(diào)度：基于時(shí)間的和基于事件的?；跁r(shí)間的調(diào)度可在指定的時(shí)間觸發(fā)一次或多次；基于事件的調(diào)度用一個(gè)有效的數(shù)據(jù)源來觸發(fā)一個(gè)動(dòng)作，當(dāng)指定的數(shù)據(jù)源的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)觸發(fā)一個(gè)事件。

圖2 語音報(bào)警設(shè)置

語音報(bào)警與畫面報(bào)警同時(shí)運(yùn)用在噴煤系統(tǒng)中，二者雙管齊下，設(shè)備始終處于無縫監(jiān)控下，雙重措施保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 總結(jié)

發(fā)現(xiàn)隱患、及時(shí)排除、有效降低故障率；提高設(shè)備的自動(dòng)化控制水平，減少人為因素影響，降低勞動(dòng)量；應(yīng)用綜合報(bào)警，并推廣至其他維護(hù)區(qū)域，有效保障噴煤系統(tǒng)乃至高爐區(qū)域系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在萊鋼型鋼高爐噴煤自控系統(tǒng)的日常維護(hù)中，總結(jié)維護(hù)中遇到的各種問題和解決方法，對以后維護(hù)過程

中的判斷與處理有很大的幫助。

【1】馬國華.監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用(第1版)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.

【2】黃友銳，曲立國.PⅠD控制器參數(shù)整定與實(shí)現(xiàn) [M].科學(xué)出版社.2010.1

【3】方彥軍,李世紅.基于ⅠFⅠX的軟件報(bào)警技術(shù)在自動(dòng)測量系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置.2004.3