高爐電氣自動控制系統(tǒng)設計實現(xiàn)

俞浩

摘 要：由于電氣自動控制系統(tǒng)的應用能夠提高工作效率與生產(chǎn)質(zhì)量，減少成本支出，因而越來越受到人們的高度重視。首先闡述了高爐電氣自動控制系統(tǒng)的設計思路，分析了高爐生產(chǎn)工藝及控制系統(tǒng)，然后結(jié)合高爐生產(chǎn)的實際情況，討論了爐電氣自動控制系統(tǒng)設計的實現(xiàn)，希望對相關(guān)研究領(lǐng)域提供幫助。

關(guān)鍵詞：高爐；自動控制；系統(tǒng)設計；控制系統(tǒng)

中圖分類號：TM571 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.10.076

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代電子信息技術(shù)逐步在高爐生產(chǎn)中得到了應用。鋼鐵高爐作業(yè)具有較高的要求，需要連續(xù)作業(yè)，因而急需對電氣自動控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，以更好地監(jiān)控設備操作及運行情況。高爐電氣自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)對提高生產(chǎn)工藝水平、確保設備系統(tǒng)高效運行及提升生產(chǎn)效率等具有重要意義，因而，加強對高爐電氣自動控制系統(tǒng)的設計研究十分必要。

1 高爐電氣自動控制系統(tǒng)設計思路

在高爐日常作業(yè)中，電氣自動控制系統(tǒng)的設計與控制方式具有科學性，通常會應用較為開放的結(jié)構(gòu)。對于高爐電氣自動控制系統(tǒng)而言，其基本的設計思路就是高性能與低成本，從而提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，促進企業(yè)發(fā)展。通過分析我們可以知道，高爐電氣自控控制系統(tǒng)的最大優(yōu)點是具有分散性，主要表現(xiàn)為網(wǎng)絡分支體系的構(gòu)建，各個分支憑借網(wǎng)絡與主站相連接，在減少電纜數(shù)量的同時，也利于日常維護，從而能夠降低成本的支出。

高爐電氣自控控制系統(tǒng)具有一定復雜性，是由多個系統(tǒng)和構(gòu)件組合而成，在以往的系統(tǒng)設計中，會呈現(xiàn)出多個較為獨立的系統(tǒng)，這樣不利于一體化的實現(xiàn)，無形當中增加了系統(tǒng)操作與控制的難度。但是隨著科學技術(shù)的發(fā)展，當前在電氣自動控制系統(tǒng)中，經(jīng)常會采用PLC系統(tǒng)。由于PLC是一個基礎(chǔ)性的控制站，因而能夠?qū)ΜF(xiàn)場的工藝與多種操作流程進行有效控制。與此同時，還能夠?qū)崿F(xiàn)人機對話，進行實時監(jiān)控，精準記錄各種儀器儀表中的參數(shù)。高爐電氣自控控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全自動運行，正常情況下，上位機處于備用狀態(tài)，在設計過程中，需要充分考慮上位機的手動與自動操作情況，從而為各種機械設備的安全運行起到良好的保障作用。簡而言之，在對高爐電氣自動控制系統(tǒng)進行設計時，要遵循“實用、安全和簡潔”的原則，在整體結(jié)構(gòu)上可滿足生產(chǎn)的工藝與質(zhì)量要求。

2 高爐生產(chǎn)工藝及控制系統(tǒng)

通常，高爐生產(chǎn)系統(tǒng)主要由主體工藝與輔助工藝系統(tǒng)所構(gòu)成。高爐生產(chǎn)的主體工藝主要包括了高爐礦、上料、焦槽、爐

頂高爐本體、煤氣除塵、熱風爐和制備等。而空壓站、鼓風站污水處理系統(tǒng)等屬于高爐生產(chǎn)的輔助系統(tǒng)。本鋼鐵工程主要是把礦焦槽系統(tǒng)作為起始，一直到煤氣和爐渣的處理結(jié)束，主要生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

高爐生產(chǎn)的主體系統(tǒng)主要是由電氣、計算機和儀表這三點來實現(xiàn)一體化控制，實現(xiàn)監(jiān)視、集中控制和操作等功能。對于輔助系統(tǒng)，主要根據(jù)實際工作中控制的難易程度來定，通常會應用PLC 或者繼電器來對系統(tǒng)進行監(jiān)視與操作控制。

3 高爐電氣自動控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

高爐生產(chǎn)中的基本要求是連續(xù)作業(yè)，在現(xiàn)代化工藝生產(chǎn)中，要想實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，離不開自動化系統(tǒng)的支持，下面就對高爐電氣自控化系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)進行分析。

圖1 生產(chǎn)工藝流程圖

3.1 自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)配置

PLC 是高爐電氣自動控制系統(tǒng)中的一個基礎(chǔ)性配置，具有為整個系統(tǒng)提供服務的功能，同時能夠?qū)Ω鞣N機械設備的運行過程進行控制，并詳細記錄機械設備的運行情況。高爐電氣自動控制系統(tǒng)以網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為主，用以太網(wǎng)絡對上機位進行連接。由于需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較多，因而以太網(wǎng)需要滿足上機位之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕疽蟆Ｔ赑LC和遠程站點之間進行連接時，需要使用現(xiàn)場總線，從而為實時數(shù)據(jù)的傳輸提供可靠的保障。對于普通的鋼鐵企業(yè)，一般需要6臺左右的機械設備來滿足日常生產(chǎn)需求，其中主要有爐頂、熱風機布袋等，多種設備儀器可以相互備用。為了使高爐電氣自動控制系統(tǒng)的性能最優(yōu)化，要對控制系統(tǒng)中所需要的軟硬件都要提出較高要求。PLC需要由成本低、功效高的模塊組成，需要配置不銹鋼的計算機造作臺，并要確保編程軟件系統(tǒng)是最新版本。

3.2 煤氣凈化控制系統(tǒng)

為了促進高爐生產(chǎn)中的各種機械設備的高效運行，需要對高爐煤氣設備進行定期除塵處理，因而需要逐步提高煤氣凈化

能力，確保煤氣運輸質(zhì)量。在設計煤氣設備的凈化控制系統(tǒng)時，需要通過重力進程，然后進入布袋下部。布袋能夠分離煤氣中含有的灰塵，經(jīng)過過濾處理，確保提供的煤氣是完全經(jīng)過凈化處理的。當除塵過濾以后，很多灰塵只截留在了布袋中，因而，除塵處理以后，需要打開除塵設備的灰閥對灰塵進行處理。高爐電氣自動控制系統(tǒng)需要包含反吹與卸灰這兩個具有不同性質(zhì)的控制流程，并要滿足單獨和自動控制的需求。為了方便日常的工作操作，可以將煤氣凈化控制系統(tǒng)設置成手工卸灰和定時卸灰兩種形式。

3.3 熱風爐控制系統(tǒng)

熱風爐是高爐生產(chǎn)中的重要組成部分，熱風爐具有的主要功能就是燃燒，并加熱冷風。當熱風進入高爐后，熱風爐與高爐之間的熱能不斷進行交換，但是在這個過程中，高爐設備的運行需要連續(xù)不斷的熱風，因而，常規(guī)情況下，熱風爐的數(shù)量要不少于3 d才能夠滿足高爐的生產(chǎn)需求。在實際生產(chǎn)過程中，熱風爐主要有手動、自動和半自動三種操作方式，而站在熱風爐角度來分析，其主要有送風、燃燒和燜爐三種形式。送風指的是對高爐沖壓，燃燒就是對高爐進行減壓，而燜爐則是使高爐生產(chǎn)處于一個較為平衡的狀態(tài)，而且這三種形式之間能夠進行轉(zhuǎn)化，并在編程軟件的支持下對其進行控制。

3.4 自控系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)

高爐電氣自動控制系統(tǒng)可對各個自控化的操作情況進行監(jiān)控，因而需要另外設計一個監(jiān)控系統(tǒng)，觀察作業(yè)過程中的現(xiàn)象，記錄產(chǎn)生的數(shù)據(jù)記錄，進而對各種設備的運行情況進行實時掌控。在動控制系統(tǒng)中，工藝畫面設計是關(guān)鍵性內(nèi)容，只有保證該模塊的內(nèi)容設計合理，才可以實現(xiàn)在線實時監(jiān)控，詳細地掌握各個設備的運行情況，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，并能夠在第一時間內(nèi)采取控制措施，有效處理各種問題，并優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)高效控制，保證多種數(shù)據(jù)可以相互共享，提高設備系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，降低設備運行故障，從而提高生產(chǎn)效率，促進企業(yè)經(jīng)營目標的實現(xiàn)。

4 結(jié)束語

科學技術(shù)日新月異，在各行各業(yè)的生產(chǎn)運作中，人們都認識到了信息自動化的重要性。電氣自動控制系統(tǒng)也正在從單一功能向集成化方向發(fā)展。高爐生產(chǎn)中實現(xiàn)電氣自動控制系統(tǒng)設計具有重要意義，因而我們要對電氣自動控制系統(tǒng)設計給予高度重視，加強研究，結(jié)合本企業(yè)的實際發(fā)展情況，對電氣自動控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，確保高爐生產(chǎn)中各種設備系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，促進企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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〔編輯：王霞〕