組態(tài)軟件在焦爐生產(chǎn)過程的應用研究

本文對焦爐集氣管壓力的控制方法以及在工業(yè)生產(chǎn)過程中如何應用組態(tài)軟件進行了研究和探討，實現(xiàn)了對鞍山鋼鐵廠的煉焦生產(chǎn)過程進行組態(tài)過程監(jiān)控，以及利用組態(tài)軟件實現(xiàn)焦爐集氣管壓力的智能控制，很好的滿足了控制對象的要求。

【關鍵詞】焦爐 集氣管壓力 組態(tài)軟件

焦爐是一種熱工設備，其結構復雜，焦爐集氣管壓力是煉焦生產(chǎn)中的重要參數(shù)，它的穩(wěn)定性直接影響著焦爐的使用壽命和焦炭的生產(chǎn)。在焦爐生產(chǎn)過程中的使用組態(tài)軟件，可提高焦爐生產(chǎn)過程控制的自動化程度，促進組態(tài)軟件的應用。此項研究有理論和實踐雙重意義。

1 焦爐集氣管壓力及其智能控制算法的研究

采用具有自整定PID參數(shù)功能的Fuzzy控制器的設計采用模糊集合理論設定參數(shù)KP，KI，KD與偏差絕對值以及偏差變化絕對值間的二元連續(xù)函數(shù)： KP=f1（|E|，|EC|），KI=f1（|E|，|EC|），KD=f31（|E|，|EC|）。并根據(jù)不同的|E|，|EC|在線自整定參數(shù)KP，KI，KD。采用PID參數(shù)模糊自整定控制算法，在穩(wěn)態(tài)誤差為6%的情況下其超調(diào)量為7%，調(diào)節(jié)時間為0.14s。

2 焦爐集氣管壓力模糊控制算法在組態(tài)軟件中的實現(xiàn)

2.1 控件開發(fā)

控件的具體開發(fā)步驟如下：控件工程框架的創(chuàng)建→控件的外觀設計→控件的事件、方法、屬性的添加→控件屬性頁的編輯→模糊控制算法的編寫→ActiveX控件的注冊和使用。

2.2 力控6.0與Matlab之間的DDE數(shù)據(jù)交換

先在力控的數(shù)據(jù)庫中建立I/O模擬點，數(shù)據(jù)庫點參數(shù)與DDE項一一對應。DDE協(xié)議用3段命名規(guī)則來定義一個數(shù)據(jù)單元，包括應用程序、主題和項目，也可稱為服務器、話題和連接項。

2.3 仿真方法

輸入共享模塊的數(shù)據(jù)是Matlab和組態(tài)軟件共享數(shù)據(jù)函數(shù)的初始化值，完成初始化后會返回信道號，后續(xù)操作都在此信道進行。數(shù)據(jù)的輸出模塊功能是從組態(tài)軟件請求數(shù)據(jù)，輸出對應值是通過模糊控制算法計算得到的模擬控制變量2，變量值傳遞到實際被控對象的傳遞函數(shù)。數(shù)據(jù)庫輸入模塊的作用是將系統(tǒng)實際輸出值回傳給組態(tài)軟件。

3 組態(tài)監(jiān)控模塊的開發(fā)

3.1 監(jiān)控模塊

考慮到鞍山鋼鐵焦化廠的生產(chǎn)過程自動化的要求，為了使焦爐生產(chǎn)過程直觀、清晰的呈現(xiàn)在監(jiān)視界面上，設計了一個實時監(jiān)控畫面運行圖、焦爐工藝流程圖、儲熱系統(tǒng)，預加熱系統(tǒng)，吸手自動調(diào)整畫面，可以動態(tài)地顯示設備在生產(chǎn)過程中的各種狀態(tài)和相關參數(shù)的變化。

3.2 生產(chǎn)過程報警管理模塊的開發(fā)

通過報警，操作者可以在焦炭生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)異常情況，通過適當?shù)男袆邮股a(chǎn)過程中的偏差很快恢復正常。同時，報警管理模塊提供了有關的運行狀態(tài)和故障狀態(tài)的過程信息，工作人員可以參考這些數(shù)據(jù)從而確定故障狀態(tài)。

3.2.1 報警組態(tài)

通過對鞍山鋼鐵有限公司焦化廠2號焦爐操作過程的調(diào)研，設置6種報警信息，高爐煤氣管壓力<400Pa、焦側分煙道吸力<-400Pa、集氣管煤氣溫度>160℃、焦爐煤氣管壓力<800Pa、機側煙道吸力<-400Pa、集氣管壓力超過預設值±50Pa。針對報警異常狀態(tài)的不同，采用不同的方式來相應。

3.2.2 查詢歷史

為了集中顯示和報警記錄查詢功能。配置系統(tǒng)的報警信息歸檔時的報警消息發(fā)出后，自動將每個報警記錄保存在數(shù)據(jù)庫文件中，報警模塊在力控6.0中的畫面如圖4-1所示。

3.3 焦爐生產(chǎn)過程參數(shù)動態(tài)趨勢顯示模塊

歷史趨勢顯示是基于實時數(shù)據(jù)庫中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)隨時間變化的時間坐標圖繪制出來的。

3.4 統(tǒng)計報表模塊

數(shù)據(jù)報表可以反映生產(chǎn)系統(tǒng)的實時狀態(tài)，又能進行長期生產(chǎn)過程的統(tǒng)計分析，使管理人員能夠理解和分析實時的生產(chǎn)現(xiàn)狀。

3.5 系統(tǒng)安全管理模塊

通過對鞍山鋼鐵焦化廠安全監(jiān)測系統(tǒng)運行管理要求的研究，以下安全措施在煉焦生產(chǎn)過程中有參數(shù)設置：隱藏菜單指令；令菜單中的關閉命令失效即無操作權限無法關閉；使熱啟動組合命令無法運行。

3.6 實際運行中的管理制度

3.6.1 焦爐自動加熱系統(tǒng)安全管理制度

調(diào)整控制參數(shù)，先點擊“登陸”，選擇一個用戶名和密碼，點擊“OK”，操作界面，在操作界面點擊“參數(shù)”，就需要調(diào)整的控制設置調(diào)整參數(shù)；溫度控制人員可進行調(diào)溫。

3.6.2 故障處置和應急手段

當焦爐自動加熱系統(tǒng)軟件存在問題，可進行人工操作。只有當分布式控制系統(tǒng)和焦爐自動加熱系統(tǒng)工作回復正常后，再恢復到正常操作。

4 結束語

本文討論了應用力控軟件進行控制組態(tài)軟件的設計，通過對鞍山鋼鐵公司焦化廠特點的研究，對煉焦過程和焦爐集氣管壓力，提出了一種基于模糊控制的壓力管控制方案在焦爐氣控制的方案，編寫了模糊控制算法的程序，，在相關的軟件中進行了該算法的仿真實驗，用VC++編寫控制算法的ActiveX控件，VC++生產(chǎn)控制框架的使用，根據(jù)需要在事件框架修改控制算法的要求，方法和屬性，成功完成控件建設。對控制、通信和控制的效果進行了測試，相關程序相關的軟件，可以滿足系統(tǒng)的設計要求。

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作者簡介

李云陽（1981-），男，研究生學歷。現(xiàn)為遼寧職業(yè)學院講師。研究方向為自動化控制。

作者單位

遼寧職業(yè)學院 遼寧省鐵嶺市 112099endprint