P L C+I P C系統(tǒng)在炭素陽極環(huán)式焙燒爐中的應(yīng)用

張國(guó)翊(中鋁包頭鋁業(yè)炭素廠,內(nèi)蒙古 包頭 014040)

炭素焙燒生產(chǎn)是炭素制品生產(chǎn)過程中的一個(gè)重要工序，敞開式環(huán)式焙燒爐是焙燒爐的一種，通常由34、36、38個(gè)彼此分離的爐室組成，用天然氣或煤氣在火道內(nèi)燃燒后，通過火道壁的間接加熱，來完成對(duì)陽極炭塊的焙燒。目前國(guó)內(nèi)平均天然氣消耗為3.5GJ/t，升溫周期為216h，焙燒陽極塊加熱升溫周期一般為1100-1200℃。而國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家焙燒天然氣消耗2.4GJ/t，陽極塊焙燒周期為148-180h，即節(jié)約大量能源，又大幅提高產(chǎn)量。

中鋁包鋁炭素廠在2005年新建一個(gè)36室7火道敞開式焙燒爐，為達(dá)到國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的焙燒水平，采用了PLC+IPC技術(shù)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化燃燒控制。這套系統(tǒng)要求燃燒溫度測(cè)點(diǎn)溫度控制誤差范圍為±5℃；預(yù)熱段溫度控制誤差范圍±10℃。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通過研究，系統(tǒng)共采用溫度檢測(cè)點(diǎn)70個(gè)，負(fù)壓檢測(cè)點(diǎn)34個(gè)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)28個(gè)，加熱器84個(gè)，控制點(diǎn)107個(gè)，選用美國(guó)AB公司的可編程控制器（PLC）和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）及相應(yīng)控制軟件（如RSlogix500、RSView32和RSLink）進(jìn)行編程。

系統(tǒng)分主機(jī)操作管理系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)就地控制站，控制功能被集中在中央的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）上，而現(xiàn)場(chǎng)就地控制站的設(shè)備可通過自身所帶的PLC來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)和手動(dòng)控制。系統(tǒng)分三層網(wǎng)絡(luò)，第一層為現(xiàn)場(chǎng)操作控制站；第二層為主控室調(diào)節(jié)操作站；第三層為高級(jí)管理站和數(shù)據(jù)庫管理站，每層之間通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，來確保各種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換和操作控制。

2 系統(tǒng)功能

2.1 第一層現(xiàn)場(chǎng)操作站的主要功能

2.1.1 通過PLC監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所需天然氣流量、壓力、焙燒溫度、負(fù)壓、火道溫度和制品溫度。

2.2 通過PLC檢測(cè)在焙燒生產(chǎn)中的各區(qū)域的溫度、負(fù)壓和排煙架蝶閥的開合度。

2.3 通過PLC控制7火道84個(gè)天然氣加熱電磁閥的開關(guān)頻率，控制排煙架7個(gè)電動(dòng)蝶閥的開合度。

2.4 通過PLC處理現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，和設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)操作站將檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

2.5 在PLC操作顯示器上可進(jìn)行設(shè)備給定值的設(shè)定，常規(guī)控制系統(tǒng)的修改，故障顯示及故障處理時(shí)的設(shè)備的開停。

2.6 第二層主控室IPC調(diào)節(jié)操作站的主要功能

2.6.1 通過IPC可改變操作模式，操作員可以在中控室通過IPC發(fā)出操作命令。

2.6.2 通過IPC可對(duì)整個(gè)焙燒的燃燒控制系統(tǒng)進(jìn)行初始化參數(shù)設(shè)置，并給每個(gè)子站各種控制參數(shù)的設(shè)置，給出燃燒曲線的設(shè)置，協(xié)調(diào)參數(shù)的設(shè)置。

2.6.3 通過IPC進(jìn)行火焰移動(dòng)的協(xié)調(diào)管理。

2.6.4 通過IPC顯示焙燒爐運(yùn)行情況和火焰系統(tǒng)運(yùn)行位置和狀況。

2.6.5 通過IPC顯示溫度控制趨勢(shì)曲線，對(duì)報(bào)警、錯(cuò)誤等進(jìn)行管理。

2.7 第三層高級(jí)管理站和數(shù)據(jù)庫管理站主要功能

2.7.1 通過IPC，管理員可管理整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況，對(duì)于系統(tǒng)的突發(fā)事件進(jìn)行處理和維護(hù)。

2.7.2 通過IPC管理員可設(shè)定多種參數(shù)調(diào)節(jié)變量，對(duì)溫度控制量和負(fù)壓控制量進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算控制

2.7.3 通過IPC，可自動(dòng)生成焙燒過程中的各種數(shù)據(jù)報(bào)表（如：班報(bào)、日?qǐng)?bào)、閱報(bào)、年報(bào)等），記錄焙燒曲線的運(yùn)行情況。

2.7.4 通過IPC存儲(chǔ)記錄歷史趨勢(shì)，如標(biāo)志記錄、報(bào)警報(bào)告、數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)。

2.7.5 通過IPC建立各種指標(biāo)數(shù)據(jù)庫。

3 實(shí)施效果

PLC+IPC系統(tǒng)在炭素陽極環(huán)式焙燒爐生產(chǎn)中的應(yīng)用，使得中鋁包頭鋁業(yè)股份公司炭素廠的炭素產(chǎn)品有了質(zhì)和量的飛躍，由于溫度控制效果好，達(dá)到先進(jìn)國(guó)家的控制水平，使得陽極炭塊制品平穩(wěn)升溫，溫差小（控制在±5℃之內(nèi)），因此產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，合格率高。

4 結(jié)語

中鋁包頭鋁業(yè)股份公司炭素廠焙燒爐已經(jīng)運(yùn)行十年多，在這期間由PLC+IPC組成的控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定，故障率為零，完全實(shí)現(xiàn)了焙燒生產(chǎn)的自動(dòng)化運(yùn)行。因此我們感到PLC+IPC在工業(yè)自控方面的優(yōu)勢(shì)所在，它既利用了PLC在自動(dòng)控制上的可靠穩(wěn)定性及便于維護(hù)的特點(diǎn)，又發(fā)揮了IPC在運(yùn)行軟件的幫助下起到的監(jiān)控作用，實(shí)現(xiàn)了焙燒生產(chǎn)的自動(dòng)化流程。因此，我們相信隨著PLC和IPC設(shè)備的不斷更新和進(jìn)步，PLC+IPC系統(tǒng)必將在工業(yè)自控領(lǐng)域得到更為廣泛的發(fā)展。

[1]美國(guó)AB公司RSlogix500.

[2]美國(guó)AB公司RSView32.

[3]美國(guó)AB公司RSLink.

[4]梁國(guó)偉測(cè)量技術(shù)及儀表.機(jī)械工業(yè)出版社，2002.