SIMATIC WinAC在高爐沖渣中的應(yīng)用

摘 要：
本文簡要介紹了高爐沖渣的工藝過程，并對SIMATIC WinAC控制系統(tǒng)的硬件配置、軟件組成和實現(xiàn)的功能進行了詳細的闡述。
關(guān)鍵詞：
沖渣 WinAC 自動控制

Abstract: The process of refuse of Blast Furnace refuse washing away is briefly introduced in this paper。Not only hardware configuration but also composition of software and function realized of SIMATIC WinAC control system are detailed described 。
Keyword: refuse washing away WinAC automatic control

引言
SIMATIC WinAC是西門子推出的基于PC的新一代自動控制方案, 是一種“軟PLC”，即將控制調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)處理、人機界面、通訊網(wǎng)絡(luò)集成在一臺通用的PC上，通過Profibus現(xiàn)場總線和ET200系列分布式I/O模塊相連。在SIMATIC WinAC控制系統(tǒng)中，取消了傳統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)中的中央控制單元（CPU），而以一臺高性能的工控機同時起到傳統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)中的中央控制單元（CPU）和上位機監(jiān)控站的作用，充分利用工控機的系統(tǒng)資源，從而使控制調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)接合更緊密、通訊更快速，尤其適用于對系統(tǒng)集成性、數(shù)據(jù)處理速度和穩(wěn)定性要求較高的場所。

一、高爐沖渣工藝簡介及現(xiàn)狀
在高爐出鐵放渣時，冶煉過程中產(chǎn)生的高溫熔融狀態(tài)爐渣在渣槽前端通過?；車娝?，使?fàn)t渣充分急冷?；?，被水沖到渣溝內(nèi)，渣水混合物通過渣溝匯入渣池中。經(jīng)過過濾冷卻后，渣被撈起吊走外運，水過濾后進入儲水池循環(huán)使用。每次出鐵放渣時都需要大水量沖刷，以及時把高溫熔融狀態(tài)爐渣沖走，防止高溫熔渣堆積將渣槽燒壞，影響正常的煉鐵生產(chǎn)。
萊鋼煉鐵廠2#750m3高爐原沖渣系統(tǒng)有沖渣水泵有3臺，兩用一備，每臺泵由215KW電機驅(qū)動。原采用人工／手動調(diào)節(jié)變頻器來控制水量的控制方式, 靠電話聯(lián)系高爐主控室人員來決定何時開始/停止沖渣。由于泵房操作人員無法知道實時的渣量大小，為了確保及時把高溫熔渣沖走，保護渣槽，就經(jīng)常在不出渣情況下使水泵始終保持在高速運行，以大水量沖渣, 造成不必要的電能消耗和設(shè)備磨損，提高了生產(chǎn)運行成本。針對這種情況，決定實施以計算機自動控制控制為內(nèi)容的技術(shù)改造。

二、控制系統(tǒng)選型及配置
由于沖渣系統(tǒng)運行的正常與否將直接影響到整個煉鐵生產(chǎn)過程，因此沖渣控制系統(tǒng)必須具有快速數(shù)據(jù)處理、高運行穩(wěn)定性的性能。經(jīng)過多方面比較，綜合考慮性能／價格比、備品備件等因素，我們決定選用西門子公司基于PC的WinAC控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)組成如下：
系統(tǒng)硬件：研華工控機，分布式I/O ET200M，Profibus現(xiàn)場總線
系統(tǒng)軟件：WinAC軟控制器、監(jiān)控軟件WinCC、編程軟件Step 7
硬件配置圖如下：


為了提高可靠性，本控制系統(tǒng)中還設(shè)計了手動備用調(diào)速系統(tǒng)，以保證在計算機故障時不影響沖渣。當(dāng)計算機故障時，切換裝置不需人工干預(yù)，自行切換到手動備用調(diào)速系統(tǒng)，操作人員可以通過電位器調(diào)節(jié)變頻器轉(zhuǎn)速來維持正常的沖渣過程。

三、實現(xiàn)的功能
本控制系統(tǒng)使用WinAC軟控制器軟件、監(jiān)控軟件WinCC和編程軟件Step 7，完成了對沖渣過程各種工藝數(shù)據(jù)的設(shè)定、控制和畫面監(jiān)視，并具有進行報警提示、報表生成、數(shù)據(jù)存儲歸檔、歷史/實時趨勢顯示等功能。主要有：
1、 手動操作：在監(jiān)控畫面上選擇手動動選項，即可在操作臺上手動調(diào)節(jié)沖渣水泵轉(zhuǎn)速。若計算機系統(tǒng)故障，則自行切換至操作臺手動。
2、自動操作：在監(jiān)控畫面上選擇自動選項，控制系統(tǒng)就根據(jù)現(xiàn)場檢測元件信號值判斷渣量多少，自動調(diào)節(jié)沖渣水量。若系統(tǒng)檢測到現(xiàn)場一次元件故障，則報警并保持高速沖渣。
3、沖渣水量實時控制：根據(jù)安裝在沖渣水槽前方紅外測溫儀，不間斷地檢測渣溫以及渣溫的變化率，從而判斷渣量的多少。根據(jù)渣量的多少實時調(diào)節(jié)沖渣水泵轉(zhuǎn)速，完成沖渣，避免水泵一直高速運轉(zhuǎn)，減少電能消耗和設(shè)備磨損，延長設(shè)備壽命?？刂圃韴D如下：


4、報警功能
當(dāng)現(xiàn)場工藝參數(shù)超限后，畫面中出現(xiàn)紅色報警，提醒維護人員處理。當(dāng)參數(shù)恢復(fù)正常后，報警消失。
5、記錄功能
系統(tǒng)能給出消耗水量、電量、沖渣次數(shù)等工藝參數(shù)的班報表、日報表等報表輸出，并形成時間的歷史數(shù)據(jù)記錄，以文件形式存放，以供查詢。

四、應(yīng)用效果
本系統(tǒng)自投入使用以來，運行可靠，實現(xiàn)了實時調(diào)節(jié)水、畫面監(jiān)控、報警、趨勢記錄等一系列功能，具有精度高、故障點查找方便、便于調(diào)度管理等優(yōu)點。它不但降低了電能消耗，而且延長了設(shè)備壽命，每年僅減少電費支出就達44萬余元，帶來了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。


作者簡介：
吳曉峰: 男,1963年出生，高級工程師, 安徽省肥東縣人，山東萊蕪鋼鐵集團有限公司自動化部總工程師、副主任，1983年畢業(yè)于華東冶金學(xué)院，一直從事自動控制系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)和管理工作，已有近20多篇技術(shù)論文在各類國家級刊物上發(fā)表。
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