PLC在高炉喷煤制粉中的应用

1 概述 　　长期以来，马钢二铁厂的几座高炉因为煤粉产量不够，制约了高炉系数的进一步提高，为了提高煤粉产量，并且从节能角度出发，马钢二铁厂制粉系统将原来的球磨机改造为中速磨。中速磨是一套全负压的生产系统，配套设备较多，工艺较为复杂，因此对控制系统的要求相对较高。经过多方面综合考虑，控制系统最后选用了在喷煤系统中有广泛应用的GE公司90-30系列PLC，并一次投运成功，实现了该系统的过程自动化。经过几个月的运行不仅完全满足工艺要求，而且运行稳定可靠。

2 工艺简介 　　制粉的过程是：原煤由行车吊入原煤仓，经阀门进入给煤机的皮带，通过皮带，进入中速磨，中速磨内有三个液压驱动的辊子，不断碾压原煤使其成粉末。同时，中速磨的一端鼓入加热炉送来的热风，将煤粉烘干，另一端则由煤粉风机向外抽风，形成负压，碾压过的细小煤粉和热风一起被抽到布袋除尘，布袋除尘回收煤粉至煤粉仓，用于高炉喷煤。热风则被煤粉风机排至大气中。 3 系统设计及配置 (1) 设计 本工程的自动化控制系统具体层次结构如下： – 第一层：远程I/O从站和传动级系统，通过GENIUS现场总线与PLC相联进行通讯，完成数据的采集及设备控制。 – 第二层：过程控制系统，主要是将PLC和HMI（人机接面）通过基于TCP/IP协议的工业以太网相联，组成工业控制局域网，完成数据采集及设备运行状态的监视和控制。 – 第三层：预留与厂级网络的接口，进行生产管理所需数据的收集、处理、分析和传送。 (2) 系统配置 系统配置如图1所示。

图1 系统配置图 – 硬件配置 该控制系统硬件采用GE 90-30 PLC 2套，PLC的CPU采用IC693 CPU364，集成了工业以太网通讯接口。带有GENIUS接口的主/从站接口通讯处理器挂接VersaMax从站5套，完成数据采集及设备控制。操作站选用PIII工控机2套，操作站和PLC之间采用10MB的工业以太网进行连接，组成以TCP/IP协议为通讯基础的工业控制以太网，满足过程监视、控制及管理自动化的要求。 – 软件配置 操作系统采用Windows NT4.0工作站，为监控软件Cimplicity5.0和编程软件VERSA PRO提供可靠的运行环境。 在VERSA PRO 2.0中，梯形图和语句表为PLC编程语言，用于开发用户的控制程序，硬件组态程序用于PLC硬件、模板及网络通讯的组态，所有模板的组态数据都通过组态软件向PLC下载，避免了拨码开关的设置。 Cimplicity5.0接口开放，功能强大，图库丰富，能方便地进行生产过程的监视控制，并提供事件处理、报警登录、历史趋势等多种手段对数据进行分析。

4 系统控制功能 制粉工艺过程的主要控制包括：磨煤机出口温度控制系统，磨煤机负荷控制、磨煤机前负压控制等。 (1) 磨煤机入/出口温度控制 为了提高整个制粉系统的防爆能力，工艺将热风炉废气引入作为煤粉干燥气体及煤粉输送气体。由于热风炉废气温度变化较大，因此用加热炉产生高温烟气与热风炉废气混合，为磨煤机提供一定的干燥和温度稳定的气体。磨煤机入口温度可通过比值调节实现，即调节加热炉产生高温烟气与热风炉废气的混合比值来控制入口温度。 在制粉系统中磨煤机出口风粉温度要比入口温度重要，由于受磨煤机负荷及原煤干湿程度的影响，磨煤机出口风粉温度较难控制，因此可将磨煤机入口温度控制作为副环，出口风粉温度作为主环构成串级，这样，副环作为“粗调”，主环作为“细调”，减少了滞后，提高了抗干扰能力。由于采用改变入口温度作为控制手段，因此，加热炉产生的烟气只占整个干燥气的5%~10%，对风量影响不大，对磨煤机负荷控制也有好处。 (2) 磨煤机负荷控制 磨煤机是整个制粉系统的核心部分，负荷自动控制就是在保证喷吹要求的前提下，使磨煤机在最经济的工况下运行。磨煤机负荷自动控制通常都是通过调节给煤机给煤量来实现，通过变频器控制给煤皮带的速度，从而控制给煤量。可按单回路设计，以给煤量作为调节变量。 (3) 磨煤机前负压控制 在使用中速磨制粉时，由于煤粉的细度与通风量之间是比例关系，因此保持磨煤机的风量不变，则煤粉的细度不变。保持磨煤机前负压的稳定，便能达到风量稳定的目的。实际上负压控制就是煤粉细度的控制，同时也能防止煤粉外泄。磨煤机前负压控制按单回路设计，以风量作为调节变量。 (4) 人机接口（HMI）功能 人机接口主要功能是生产操作人员通过CRT上的实时动态画面对生产过程进行监视，根据现场的实际情况对生产过程进行必要的控制和调节，以及进行趋势分析等。 用彩色CRT或液晶显示器的直观动态显示画面替代目前操作台上的大量显示仪表和操作按钮开关，使操作控制直观、简单和集中。其功能包括：生产各过程参数的监视与报警，历史数据的记录与显示，各控制回路的参数整定和调节操作，参数自适应、参数给定、报表打印等功能。 另外，系统监视功能也是人机接口的重要功能，它对整个自动化系统的功能实现起着重要作用。系统监视功能包括：过程故障报警与记录，电气系统故障报警与记录，动态参数显示与记录。

5 结语 　　控制系统自2002年5月正式投入生产以来，各项控制功能运行正常，完全满足工艺要求，系统运行稳定可靠，为今后其它高炉控制系统的改造提供了有益的经验。