焦爐機械電氣自動控制系統(tǒng)

高峰

摘要：控制系統(tǒng)采用功能強大的工業(yè)集散控制系統(tǒng)以及技術(shù)先進、精度高、穩(wěn)定性好的測控儀表，來實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的實時監(jiān)控和精細控制，在此基礎(chǔ)之上進一步實現(xiàn)焦爐的自動化生產(chǎn)，從而為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)焦炭，提高化產(chǎn)品收率，降低生產(chǎn)成本，減少大氣污染，使焦爐管理達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。通過精細過程控制，提高化產(chǎn)品收率，降低生產(chǎn)成本，達到提高焦爐產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量，在此基礎(chǔ)之上進一步實現(xiàn)焦爐的自動化生產(chǎn)，使焦爐管理達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

關(guān)鍵詞：焦爐設(shè)備;PLC;系統(tǒng)分析

1 焦爐設(shè)備的組成及工作原理

焦爐一般是由六車：裝煤、推焦、攔焦、電機、煤焦、爐門服務(wù)車以及煤氣交換機這-機來組成的。首先由裝煤車將煤資源運出裝進炭化室碳化形成成熟的焦炭，再由推焦車推出，將焦炭導人到熄焦車，通過電機車來操作和牽引熄焦車最后實現(xiàn)煤氣空氣和廢氣體的通常和交換。在整個過程中有時會需要爐門服務(wù)車做-一些維護修護的工作以防止有煤氣氣體的滲出。設(shè)備控制的主要設(shè)備就包括走行機、推焦機和平煤電機，這些都是要用變頻調(diào)速的方法來操作。

2 焦爐機械PLC電氣控制方案

2.1 傳動系統(tǒng)

傳動系統(tǒng)絕大部分采用變頻驅(qū)動方式.變頻驅(qū)動方式具有起動平穩(wěn)、對設(shè)備沖擊小、無級調(diào)速等優(yōu)點。

走行采用變頻調(diào)速（一臺變頻器帶兩臺電機。其中一臺電機帶編碼器用于閉環(huán)控制，電機采用PLC熱敏電阻保護）為了使車輛能夠精確定位，采用變頻矢量閉環(huán)控制驅(qū)動方式，通過變頻器與PLC之間總線連接（PROFIBUS），可使電機按照一定斜率元極減速直至停止，從而克服了機械慣性對定位的影響。

給煤采用變頻調(diào)速（電機采用PLC熱敏電阻保護）;

推焦采用變頻調(diào)速（電機采用PLC熱敏電阻保護，通過多圈絕對值編碼器測量推焦行程）;

平煤采用變頻調(diào)速（電機采用PLC熱敏電阻保護，通過多圈絕對值編碼器測量平煤行程）;

推焦除塵采用變頻調(diào)速;攔焦除塵采用變頻調(diào)速。

2.2 操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)采用軟操作方式，應用了Wince工控軟件。Wincc是一個開放的過程可視化系統(tǒng)。被廣泛應用于各個工業(yè)領(lǐng)域，它把生產(chǎn)和過程自動化集成為一個系統(tǒng)，使操作與監(jiān)控的設(shè)計成為可能。清晰的操作界面不僅使設(shè)備操作筒單.同時為集中生產(chǎn)管理提供了一個堅實的軟、硬件平臺。

2.3? PLC系統(tǒng)

PLC系統(tǒng)以西門子$7-400為核心。采用分布式ET200M、ET200L配置結(jié)構(gòu)，ET200M、ET200L、MT$傳感器之間（線性位移傳感器）通過PROFIBUS DP總線進行連接，這種方式的優(yōu)點是可大量減少電纜敷設(shè)的數(shù)量.提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性

2.4 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

為了真正實現(xiàn)四大車自動對位聯(lián)鎖控制目的，采用先進的無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，將四大車所在位置及當前JE在進行何種作業(yè)等信息均通過以太網(wǎng)傳送到地面控制室。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)允分利用100M以太網(wǎng)的快速響應速度。為焦爐爐號的自動識別、對位和焦爐四大車的對位聯(lián)鎖控制提供了一個堅實的硬件平臺。

3 焦爐機械電氣控制選型原則

做為以盈利性為目標的企業(yè)，我們所盼望的往往是價格性能比最有競爭力。在仔細推敲有關(guān)技術(shù)協(xié)議的基礎(chǔ)上，對設(shè)計方案反復進行修改，使產(chǎn)品性能與實際成本盡量達到了最佳結(jié)合點，電氣元件的選型嚴格按照最終方案及有關(guān)技術(shù)協(xié)議而進行。下面對電氣驅(qū)動及PLC系統(tǒng)方案進行詳細的說明。

3.1 驅(qū)動方案的確定

經(jīng)仔細推敲設(shè)備工藝.在驅(qū)動方案配置時采用了多系統(tǒng)共用一臺變頻器的驅(qū)動方案.既所有設(shè)備走行系統(tǒng)盡可能的與設(shè)備上其它機構(gòu)共用了一臺變頻器，從而有效降低了設(shè)備成本。裝煤車走行機構(gòu)與螺旋機構(gòu)共用了一臺變頻器。共節(jié)省變頻器臺數(shù)為4臺。焦機走行機構(gòu)與平煤機構(gòu)共用一臺變頻器，共節(jié)省變頻器l臺。攔焦機走行機構(gòu)與除塵機構(gòu)共用一臺變頻器，共節(jié)省變頻器l臺。

3.2? PLC系統(tǒng)方案的確定

因設(shè)備配置水平要求為全自動無人操作方式，這就要求電氣設(shè)計盡可能的對所有元件的工作狀態(tài)進行監(jiān)控，致使PLC系統(tǒng)的I/O點數(shù)龐大，基于上述情況為節(jié)省生產(chǎn)成本采用了ET.200L的PLC硬件系統(tǒng)，它與ET一200M硬件系統(tǒng)相比不儀價格上具有優(yōu)越性同時可大量減少電纜敷設(shè)的數(shù)量，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

4 焦爐機械電氣控制水平

焦爐設(shè)備技術(shù)先進、程序復雜、科技含量高，在電氣控制水平和控制手段上已達到F目前代表著該專業(yè)國際最高水平的8.4米焦爐機械電氣控制水平。

該套焦爐電氣系統(tǒng)采用編碼識別光電傳感技術(shù)、無線通訊技術(shù)和計算機技術(shù)，實現(xiàn)了焦爐爐號的自動識別、對位和焦爐四大車的自動對位聯(lián)鎖控制。并將四大車所在位置及當前正在進行何種作業(yè)等信息均可通過網(wǎng)絡(luò)傳送到地面控制室。整套電氣設(shè)備采用了以下關(guān)鍵新技術(shù)：

4.1? PLC中斷技術(shù)

通常PLC掃描時間為30ms左右，其響應時間不能滿足系統(tǒng)運行的要求，采用PLC硬件I}I斷實時檢測車輛走行位置和爐號編碼。避免了丟信號和檢測誤差的發(fā)生。

4.2 變頻矢量控制，總線通訊

為了使車輛能夠精確定位，采用變頻矢量閉環(huán)控制驅(qū)動方式，通過變頻器與PLC之間總線連接（PROFIItUS）。可使電機按照一定斜率無極減速直至停止，從而克服了機械慣性對定位的影響。

4.3 以太網(wǎng)無線通訊

為了真正實現(xiàn)四大車自動對位聯(lián)鎖控制目的，采用先進的無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，將四大車所在位置及當前正在進行何種作業(yè)等信息均通過以太網(wǎng)傳送到地面控制室。上述新技術(shù)的應用，標志著該系統(tǒng)控制水平，將向國際同行業(yè)先進水平邁進，它的研發(fā)及運用不儀實現(xiàn)四大車自動對位聯(lián)鎖，保證安全有效生產(chǎn)。

5 結(jié)語

通過完成焦爐機械電氣系統(tǒng)的硬件設(shè)計與軟件編程，掌握了焦爐設(shè)備的工藝及電氣設(shè)計思路。焦爐機械電控系統(tǒng)集成了PLC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、WinCC的畫面監(jiān)控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，實現(xiàn)了焦爐設(shè)備自動化與過程自動化控制，焦爐生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備和生產(chǎn)狀況在線監(jiān)控等功能。

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