高炉喷煤系统自动控制应用
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高炉喷煤自动控制模型研究与应用课题研究
6.3.2绝对误差和相对误差分析47
6.4结论49
6.5高炉喷煤改造后经济效益分析50
参考文献52
第
1.1
高炉喷吹煤粉是一项国内外高炉冶炼生产中普遍推广使用并不断发展的技术，其重要意义在于使炼铁生产少用焦炭，节约能源，降低生铁生产成本，改善高炉冶炼过程，并为使用高风温等技术操作创造条件[1]。同时该技术可以扩展风口前的回旋区，缩小呆滞区，增加煤气中的H2含量，改善还原过程，增加矿石在炉内的停留时间，提高CO的利用率，有利于提高风温，发挥高风温的作用，可以富化高炉煤气，改善钢铁联合企业的能源供应，从而进一步改善高炉甚至企业整体的各项技术经济指标。
1.2.2国内高炉喷煤技术发展8
1.2.3高炉喷煤技术的最新研究成果10
1.3高炉喷煤工艺的基本流程12
1.3.1高炉喷煤系统的组成12
1.3.2高炉喷吹煤粉的计量与控制13
1.3.3高炉喷煤工艺流程的分类及特点13
第2章立题依据15
2.1课题研究的意义15
2.2课题研究的内容16
第3章安钢高炉喷煤工艺系统的改造18
4.2.2计算机控制系统工作原理24
4.3高炉喷煤自动控制模型硬件组成26
4.4高炉喷煤自动控制模型软件组成28
4.4.1下位组态设计28
4.4.2上位组态设计29
4.5高炉喷煤计算机控制系统特点31
第5章高炉喷煤控制模型的实验研究32
5.1基本思路32
5.2煤粉流量计组成及工作原理32
5.2.1煤粉流量计的测量原理32
上个世纪70年代末，发生第二次石油危机，高炉世界性地停止喷油，而焦炭产量及炼焦用煤的产量有限。冶金煤炭资源的经济合理利用，客观上对高炉喷煤技术的开发与应用提出了更为迫切的要求。尤其是在经历了两次世界性石油危机之后，这方面的压力就更大了。世界各国都注意到高炉喷煤在调整高炉能源结构中的重要作用，既高炉采用喷煤技术后可以节约冶金焦炭，促进冶金煤炭资源的合理利用[1]。
6.4结论49
6.5高炉喷煤改造后经济效益分析50
参考文献52
第
1.1
高炉喷吹煤粉是一项国内外高炉冶炼生产中普遍推广使用并不断发展的技术，其重要意义在于使炼铁生产少用焦炭，节约能源，降低生铁生产成本，改善高炉冶炼过程，并为使用高风温等技术操作创造条件[1]。同时该技术可以扩展风口前的回旋区，缩小呆滞区，增加煤气中的H2含量，改善还原过程，增加矿石在炉内的停留时间，提高CO的利用率，有利于提高风温，发挥高风温的作用，可以富化高炉煤气，改善钢铁联合企业的能源供应，从而进一步改善高炉甚至企业整体的各项技术经济指标。
1.2.2国内高炉喷煤技术发展8
1.2.3高炉喷煤技术的最新研究成果10
1.3高炉喷煤工艺的基本流程12
1.3.1高炉喷煤系统的组成12
1.3.2高炉喷吹煤粉的计量与控制13
1.3.3高炉喷煤工艺流程的分类及特点13
第2章立题依据15
2.1课题研究的意义15
2.2课题研究的内容16
第3章安钢高炉喷煤工艺系统的改造18
4.2.2计算机控制系统工作原理24
4.3高炉喷煤自动控制模型硬件组成26
4.4高炉喷煤自动控制模型软件组成28
4.4.1下位组态设计28
4.4.2上位组态设计29
4.5高炉喷煤计算机控制系统特点31
第5章高炉喷煤控制模型的实验研究32
5.1基本思路32
5.2煤粉流量计组成及工作原理32
5.2.1煤粉流量计的测量原理32
上个世纪70年代末，发生第二次石油危机，高炉世界性地停止喷油，而焦炭产量及炼焦用煤的产量有限。冶金煤炭资源的经济合理利用，客观上对高炉喷煤技术的开发与应用提出了更为迫切的要求。尤其是在经历了两次世界性石油危机之后，这方面的压力就更大了。世界各国都注意到高炉喷煤在调整高炉能源结构中的重要作用，既高炉采用喷煤技术后可以节约冶金焦炭，促进冶金煤炭资源的合理利用[1]。
高炉自动喷煤控制方案设计与实现
连续性 ，防止堵 煤 和停煤 事故 。
为 提 高煤 比创 造 条 件 。本 文 以炼 铁 厂 Ａ 区 喷煤
系统为例 ，阐述 了高炉 自动喷煤控制方案 的设
计 与 实现 过程 。
作 者 ：李明亮，工程硕士 ，工程师 ，现从 事 自动化 仪表运行 管理工作。
自动 喷 煤对 控 制 的要 求 ： （ １ ）可 实 现 喷煤 量 的全 自动 调 节 ，０ ． ５ ｈ和 １ ｈ喷 煤 量 偏 差 满 足
装煤 。 （ ４ ） 有 堵 煤 、停 煤 预 警 及 应 急联 锁 保
高炉要求 。 （ ２ ）可实现 自动倒罐和 自动装煤 ，
一
个 罐 喷完 后 自动 切 换至 另一 喷 吹 罐 ，不 停 煤 。
（ ３ ） 可实 现 各 喷 吹 罐 问 的 自动 平 衡 泄 压 ，一 个
罐 喷完后 ，将罐 内氮气 自动泄自动
应 用效 果 。
关键 词 ： 自动化 ；高炉 ；喷煤 ；倒 罐 ；平衡 泄压 ；喷吹 率
Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
１ 前 言
高 炉 喷 煤 是 指从 高 炉 风 口 向炉 内直 接 喷 吹 磨 细 了 的煤粉 （ 无 烟煤 、烟煤 或 混合 煤 粉 ） ，以 代 替 部 分 焦 炭 向高 炉 提 供 热 量 和 还 原 剂 。 高 炉 喷 煤 存 在 手 动 调 节 和 自动 喷 吹两 种 方 式 。手 动 调 节 喷 煤 喷 煤 量 不 均 匀 ，造 成 高 炉 热 制 度 经 常 性 波 动 ，不 利 于 高 炉 炉 况 的 稳 定 及 煤 比 的进 一 步 提 高 ，采 用 自动 喷 煤 技 术 可 使 人 炉 煤 粉 量 更
为 提 高煤 比创 造 条 件 。本 文 以炼 铁 厂 Ａ 区 喷煤
系统为例 ，阐述 了高炉 自动喷煤控制方案 的设
计 与 实现 过程 。
作 者 ：李明亮，工程硕士 ，工程师 ，现从 事 自动化 仪表运行 管理工作。
自动 喷 煤对 控 制 的要 求 ： （ １ ）可 实 现 喷煤 量 的全 自动 调 节 ，０ ． ５ ｈ和 １ ｈ喷 煤 量 偏 差 满 足
装煤 。 （ ４ ） 有 堵 煤 、停 煤 预 警 及 应 急联 锁 保
高炉要求 。 （ ２ ）可实现 自动倒罐和 自动装煤 ，
一
个 罐 喷完 后 自动 切 换至 另一 喷 吹 罐 ，不 停 煤 。
（ ３ ） 可实 现 各 喷 吹 罐 问 的 自动 平 衡 泄 压 ，一 个
罐 喷完后 ，将罐 内氮气 自动泄自动
应 用效 果 。
关键 词 ： 自动化 ；高炉 ；喷煤 ；倒 罐 ；平衡 泄压 ；喷吹 率
Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
１ 前 言
高 炉 喷 煤 是 指从 高 炉 风 口 向炉 内直 接 喷 吹 磨 细 了 的煤粉 （ 无 烟煤 、烟煤 或 混合 煤 粉 ） ，以 代 替 部 分 焦 炭 向高 炉 提 供 热 量 和 还 原 剂 。 高 炉 喷 煤 存 在 手 动 调 节 和 自动 喷 吹两 种 方 式 。手 动 调 节 喷 煤 喷 煤 量 不 均 匀 ，造 成 高 炉 热 制 度 经 常 性 波 动 ，不 利 于 高 炉 炉 况 的 稳 定 及 煤 比 的进 一 步 提 高 ，采 用 自动 喷 煤 技 术 可 使 人 炉 煤 粉 量 更
高炉喷煤自动化操作说明
喷煤自动化操作说明及常见故障处理系统共有三台工控机，一台用于制粉操作，两台用于喷吹操作。
每台工控机上的画面包括制粉和喷吹操作两大部分，相互间可以切换。
画面下部有制粉系统、喷吹系统画面等的切换按钮，。
一、制粉系统的操作制粉系统分为原煤上料部分、混煤仓部分、加热炉部分、制粉磨机部分、收粉部分、粉仓和排粉风机部分。
1.原煤上料部分原煤上料部分启动顺序：除铁器——主皮带——配料皮带，原煤仓上的激振电机和仓壁振电机在下料时根据实际情况动作。
自动：点击自动按钮，其状态指示灯为绿色，然后点击启动按钮，除铁器——延时——主皮带——延时——配料皮带顺序启动；点击停止按钮。
配料皮带——延时——主皮带——除铁器顺序停车。
自动情况下，按下解除联锁按钮，就可在自动情况下单独操作该设备；按下联锁按钮，恢复到自动联锁状态。
手动：在自动状态指示灯为绿色状态下，点击自动按钮，状态指示灯为灰色，原煤上料各部分进入手动状态，情况如下：该部分包括两个原煤仓、两个配料皮带、一个上料主皮带、一台除铁器，操作分为自动和手动两种，并设有急停按钮。
●原煤仓上两个激振电机、两个仓壁激振电机。
这几台设备只能在画面上进行操作，点击开按钮，则相应的电机会启动，绿色灯亮说明已启动；点击关按钮，相应的电机会停止，灰色灯说明已停止。
主回路热继电器动作，则会显示电机过载。
2.混煤仓部分●混煤仓壁振电机混煤仓两个仓壁振装置，启停操作只能在工控机画面上进行，点击开按钮，则相应的电机会启动，绿色灯亮说明已启动；点击关按钮，相应的电机会停止，灰色灯说明已停止。
●混煤仓料位：原有高，低位两个音叉料位计，现在不用。
3.加热炉部分A. 加热炉将热风炉废气和燃烧炉废气混合后送出，主风机启动后才能启动废气引风机，主引风机停止则停止废气引风机。
B. 热风炉废气引风机:110KW,采用软启动，其操作在工控机画面上进行。
废气调节阀在引风机出口，阀位反馈值，以0~100%显示，{压力范围-4000Pa~+4000Pa，温度范围0~11000C。
喷煤自动控制新技术在3#高炉的应用
Ｂｌ ｓ ａ ｔＦｕｒ ａ ｅ ｎ ｃ
Ｌｉ ｅ ｌ ｎｇ ｕ Ｗ ｎｏ
（ ｅ ｒ ｎ ｍａ ｉ ｇＰ ａ ｔ Ｎ ｗ Ｉｏ － ｋｎ ｌｎ ）
Ａｂｓｒ ｃ Ａｆｅ ｕｚ ｙ ｃ ｎ ｒ ｌｔｃ ｎｏｏ ｙ ｂ ｉ ｇ ａ ｐｅ ｓｄ ｏ ｒ ｖｏ ｓｐ ｖ ｒｚ ｄ ｃ ａ ｎｇｎ ｅ ｉｇ ｅ ｐ ｒｅ ｃ ｎ ｈｅ ｔ ａ ｔ： ｔｒｆ ｚ ｏ ｔｏ ｅ ｈ ｌ ｇ ｅ ｎ ｄｏ ｔｄ ｂａ ｅ ｎ ｐ ｅ ｉｕ ｕｌｅ ｉｅ ｏ ｌｅ ｉ ｅ ｒｎ ｘ ｅ ｎ ｅ ａ ｄ ｔ ｉ
铁新厂 ３ 高炉使用一种新 的控制模式来解决喷煤量 ＃
波 动的问题 ， 高炉稳定顺行 高产低耗创造条件 。 为
待、 喷吹 、 卸压 、 再装 粉 的程序循 环交错 地运 行。当 其 中一个罐在喷吹时另一个罐在进行装粉 、 加压 、 等
２ １ 年第 ３ ０１ 期
南钢 科技与 管理
６ ｌ
Ｋｅ ｏ ｄ ：ｌｓ ｆ ｎ ｃ ； ｕ ｚ ｃ ｎ ｏ ； ｏｌ ｎｅ ｔ ｎ ｒ ｅ ｙ ｗ ｒ ｓ ｂａｔ ｕ ａｅ ｆｚｙ ｏ ｔ ｌ ｃ ａ ｉ ｃ ｏ ａ ｒ ｒ ｊ ｉ ｔ
前 言
高炉喷煤 技术 是 高炉 系 统结 构优 化 的 中心环
１ 喷煤工 艺流程
３ 高炉煤粉喷吹系统 是 由煤粉仓 、 ＃ 喷吹 罐、 合 混
２０ｋ／ ， ２ ｇｔ设备最大能力 为 ２０ｋ／。煤粉 喷吹工 艺 ５ ｇｔ
流 程 如 图 １所 示 。
是维持炉温稳定 、 保证炉况顺 行 ， 使得高炉达 到最佳
冶炼状态的重要基础 。 根据高炉喷煤工艺 特点 ， 高炉 喷煤量 调节控 制
容 易 受 煤 粉 煤 质 、 动 性 能 、 度 、 度 、 况 的 波 流 湿 粒 炉
Ｌｉ ｅ ｌ ｎｇ ｕ Ｗ ｎｏ
（ ｅ ｒ ｎ ｍａ ｉ ｇＰ ａ ｔ Ｎ ｗ Ｉｏ － ｋｎ ｌｎ ）
Ａｂｓｒ ｃ Ａｆｅ ｕｚ ｙ ｃ ｎ ｒ ｌｔｃ ｎｏｏ ｙ ｂ ｉ ｇ ａ ｐｅ ｓｄ ｏ ｒ ｖｏ ｓｐ ｖ ｒｚ ｄ ｃ ａ ｎｇｎ ｅ ｉｇ ｅ ｐ ｒｅ ｃ ｎ ｈｅ ｔ ａ ｔ： ｔｒｆ ｚ ｏ ｔｏ ｅ ｈ ｌ ｇ ｅ ｎ ｄｏ ｔｄ ｂａ ｅ ｎ ｐ ｅ ｉｕ ｕｌｅ ｉｅ ｏ ｌｅ ｉ ｅ ｒｎ ｘ ｅ ｎ ｅ ａ ｄ ｔ ｉ
铁新厂 ３ 高炉使用一种新 的控制模式来解决喷煤量 ＃
波 动的问题 ， 高炉稳定顺行 高产低耗创造条件 。 为
待、 喷吹 、 卸压 、 再装 粉 的程序循 环交错 地运 行。当 其 中一个罐在喷吹时另一个罐在进行装粉 、 加压 、 等
２ １ 年第 ３ ０１ 期
南钢 科技与 管理
６ ｌ
Ｋｅ ｏ ｄ ：ｌｓ ｆ ｎ ｃ ； ｕ ｚ ｃ ｎ ｏ ； ｏｌ ｎｅ ｔ ｎ ｒ ｅ ｙ ｗ ｒ ｓ ｂａｔ ｕ ａｅ ｆｚｙ ｏ ｔ ｌ ｃ ａ ｉ ｃ ｏ ａ ｒ ｒ ｊ ｉ ｔ
前 言
高炉喷煤 技术 是 高炉 系 统结 构优 化 的 中心环
１ 喷煤工 艺流程
３ 高炉煤粉喷吹系统 是 由煤粉仓 、 ＃ 喷吹 罐、 合 混
２０ｋ／ ， ２ ｇｔ设备最大能力 为 ２０ｋ／。煤粉 喷吹工 艺 ５ ｇｔ
流 程 如 图 １所 示 。
是维持炉温稳定 、 保证炉况顺 行 ， 使得高炉达 到最佳
冶炼状态的重要基础 。 根据高炉喷煤工艺 特点 ， 高炉 喷煤量 调节控 制
容 易 受 煤 粉 煤 质 、 动 性 能 、 度 、 度 、 况 的 波 流 湿 粒 炉
PLC自动控制系统在高炉喷煤中的应用
号等 ；
ａ —＿ 它点数 ， ： 』 ｒ 如 系统 一动 ／ 自动 ／ 半 于 动选择开关 、 系统集中 ， 机旁选择开关、 生产线上 的检测元件 ，以 及其它控制设备的硬件连锁信号 等；
Ｎ — 单 个系统 的总数 。 — 此系统共有 １ ２台 速不可逆电机 ，共 ４ 个 ５
两位ｊ通电磁 阀， 个电磁阀有两个限位开关， 每 两 个 线 圈。 ｌ此可 镎 出 Ｄ＝ ６ 。 ｈ Ｉ３ ９ ２＿ ４２开关量输ｆ点数 Ｂ 开关量输 数可按下式进行估算：
．
粉仓 喷吹罐 吩 配器 喷煤枪。喷吹系统采 Ｊ Ｌ ｝ ｒ双罐并列喷吹总管和炉前分配器的形式 。 ２ 自动化控 制 系统 根据工艺系统控制要求，ｎ动化控制系统分 为三部分：原煤 Ｉ ａ 料系统 ；制 粉和烟气系统 煤 ｈ 粉喷 吹 系统 。 ２１ 煤 上料 系统 。 煤 料 系统 的主要 功能 原 原 为 ：计算机集中操作和单机软于 作 ；． 艺流程 ａ 操 ｈ 嘶面及在线动态 示；事故报警预报及 示 ；主 ｃ ｃ Ｌ 要］艺参数 曲线生成及打印 ；班 、 月 、 ｅ 日、 年报表 的生 成 和打 印 。 ２ 制粉及Ｊ气系统。 制粉 及娴气系统的 ｌ ２ 娴 控制流程图如图 １ 所示 ， 其主要功能为： 计算机 ａ 集【操作干 ｅ ｔ 操；． ｛ １ ¨＠ 软于Ｌ ｌ 以中速磨为核心的连锁 拧制及下煤量 的调节；． ｃ 炯气的温度控制和 自动凋 节；．艺 流程嘲面及在线动态显示 ；事故报警预 ｄＩ ｅ 报 及 最示 汪主 要 艺参 数 曲线 生成 及 打 印 磷历 史 数据 的保存和凋用 ；． 、 Ｊ 年报表的生成和 ｈ 班 日、ｊ、 打印。 ２ ３煤粉喷吹系统。 煤粉喷吹系统控制流程如 图２ 所示 ， 其主要功能包括 ：ｉ算机 自动倒罐操 ａＩ 作ｌ『 不单机软手操 ；． １ ｈ 喷煤量 自动调节 喷吹罐 自动 充乐 及稳 训节 ；．工 艺流 程 画 丽及 在 线 动态 显 ｃ １ 示 事故报警预报及 显示 ；主要 工艺参数曲线生 ￡ 成及打印擗历史数据的保存和渊川；． 、 月 、 ｈ 日、 班 年 报表 的生 成和 打 印。 根据喷煤设备分散 、 控制复杂等栈 ， 为提高 生产效牢， 改善劳动条件及便于生产管理 ， 在二楼 发有集 拧制室 ，控制系统配置 ｒ一套 呵编程控 制器（ 西门子 ｓ — ０ ） ７ ３０ 及两台操作ｊ ‰控上 机 ， 两 台Ｊ 位机分别负责上料及制粉’艺和喷吹工艺 的 Ｉ
高炉喷煤自动控制系统
高炉喷煤自动控制系统姚瑞英喷煤控制系统由烟气炉、原煤储运、制粉、喷吹四部分组成，主要实现了生产工艺设备的自动/手动控制及保护、工艺数据的自动采集和处理、PID回路的自动调节、工艺画面动态显示、历史和实时趋势显示纪录、紧急停喷报警等功能。
系统介绍 1 硬件配置系统采用Modicon TSX Quantum系列可编程控制器，烟气炉有一套单独的PLC系统，原煤储运、制粉、喷吹公用一套PLC系统，并采用远程I/O网络结构，原煤储运为主站，通过同轴电缆连接制粉、喷吹两个远程站。
两套PLC均通过以太网进行通讯。
2 软件配置运用Concept2.5软件对PLC系统组态编程，画面监控软件选用IFIX软件。
3 网络结构喷煤PLC系统包括烟气炉PLC系统和高炉喷煤PLC系统，如图1所示。
每个控制系统通过以太网进行数据传输和现场设备的控制。
共设两个控制室，5台上位机，其中烟气炉、制粉、喷吹以及主引风机高压变频监控站在一个控制室，原煤储运单独在一个控制室，各上位机之间通过交换机互联，其中由于原煤储运控制室距另外的控制室较远，为确保数据传输的准确性，两台交换机通过光纤介质互联，其他上位机及PLC之间通过双绞线互联。
高压变频监控站通过MB+网控制变频器的频率。
图1 喷煤系统网络拓扑该网络结构有两种方式可以为将来与高炉联网做准备，一是交换机预留光纤口，通过光纤与高炉进行数据通讯；二是通过CPU的MB+口进行数据通讯，实现数据的透明化。
工艺控制 1 原煤储运系统该系统包括8条皮带机、1#～4#圆盘给料机，1#、2#电磁分离器、犁式卸料器，主要负责向1#、2#原煤仓上煤。
根据现场设备情况，可以选择4个圆盘给料机中任何一个或两个圆盘给料机同时给1#或2#煤仓供料，这样共有12个料流可以选择，被选中的皮带则根据料流的方向逆启顺停。
操作人员根据原煤仓需煤量的大小选择相应的料流。
当某一料流运转时，从画面将程序打在“联动”位，若该料流的任一设备出现故障，则系统联停，设备停止顺序与启动顺序相反。
浅谈PCS7控制系统在高炉喷煤中的应用分析
80研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2021.04 (下)高炉喷煤工艺系统能够有效降低入炉焦比，继而对生产成本、进度等进行控制优化，高炉喷煤系统也存在较为严重的粉尘污染，这需要引起技术人员的重视，在高炉喷煤工艺流程中，如果喷煤量控制在较小的水平，则往往需要使用常规仪表系统进行控制。
当前，随着信息化技术的普遍化应用，高炉喷煤系统的自动化也越来越复杂、大型化，一般采取稳定性较高的集散控制系统是实现恶劣环境下高炉喷煤工作的关键，其中西门子PC7S 控制系统在高炉喷煤中的应用能够很好地满足工艺技术标准要求。
1 高炉喷煤工艺及要求1.1 工艺简介南阳汉冶特钢二期喷煤制粉项目为3#高炉配套项目，项目规模为日产1500T 煤粉，该高炉喷煤制粉工艺主要有三大子系统构成，即制粉、收粉、喷吹，主要生产工艺如图1所示，包括废气加压、加热炉、磨煤机及公辅系统、给煤机、布袋收粉器、主引风机等组成。
其中，控制系统采用了西门子的PCS7V9.2系统，使用效果良好，取得了较好的经济效益和社会效益，具有推广使用价值。
浅谈PCS7控制系统在高炉喷煤中的应用分析韩书峰（南阳汉冶特钢有限公司，江苏 南京 474550）摘要：随着我国信息化技术的发展，电子信息化技术被广泛应用于工业生产制造中，本文针对汉冶特钢3#高炉二期喷煤制粉项目，重点介绍了西门子PCS7软件控制系统具体应用；首先介绍了高炉喷煤工艺要求，其次，对PCS7在STEP7模式下的编程应用、PCS7集成WINCC 的使用方法进行分析，以便为同业人员提供参考依据。
关键词：控制系统；高炉喷煤；应用中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）04（下）-0080-02图1 高炉喷煤工艺图1.2 工艺要求加热炉：加热炉利用天燃气作为点火气源，利用高压电子点火器进行点火，有火焰检测装置进行检测点火及燃烧情况，点火后通煤气与助燃风进行加热，煤气与助燃风按一定比例进行调节，同时，控制热风炉的温度，控制策略采用双限幅交叉PID 控制理论进行调节，加热炉控制由一套独立的S71200CPU 进行控制，与制粉S7414-5PLC 进行通讯，以进行数据集成和监控。
自动控制在高炉生产中的应用
控 制 器 或 可 编 程 序 控 制 器 控 制 。为 了提 高 装 料 的精 度 ， 广泛
采 用 小 型 计 算 机 控 制 炉 料 重 量 ． 把 每 次 实 际 装 入 漏 斗 的原 并
加 固 ．以 防 构 造 受 掘 进 扰 动 影 响 发 生 应 变 形 成 潜 在 导 水 通
道。
应 用 技 术
■ 詈●馕 — 皇
生 水 灾 事 故 ． 证 能 够 快 速 及 时地 撤 离 到安 全 地 带 ； 理 好 保 管 生 产 地 区 的疏 水 钻 孔 和 排 水 设 备 ，保 证 排 水 设 施 的 正 常 使
用 ：现场 施 工 人 员 认 真 观 察 水 文 变 化 情 况 ，发 现 有 挂 红 、 挂 汗、 空气 变 冷 、 现 雾 气 、 叫 、 板 淋 水 加 大 、 板 来 压 、 出 水 顶 顶 煤
１装 料 自 动 控 制 ： 保 证 高 炉 冶 炼 过 程 正 常 进 行 ． 须 ． 为 必 使 炉 料保 持 一 定 的高 度 一 般 采 用 探 料 尺 在垂 直方 向周 期 地 从 炉 顶探 测 料 面高 度 和 炉料 下 降速 度 （ 用 微 波 式 的 或 激 光 采
式 的探 料 尺 可 连 续 探 测 ） 当 炉料 低 于 规 定 料 面 高度 时 ， 料 。 上 系统 开 始 装 料 机械 式 探 料 尺 和 上 料 系 统 采用 无 触 点 的 程 序
懿 豢 囊 饕
李瑞杰
理 防水 闸 门的 所 有 关 闭工 具 及 零 配 件 存 放 在 井下 专用 工 具 箱． 由机 运 队 指派 专 人 保 管 ， 得 挪 用 或 丢 失 。 做 好 供 电 、 不 防
排水 设 施 的维 护 保 养 工作 ． 保 井 下 主 要 排 水 设 施 的完 好 及 确
高炉喷煤自动控制系统
高炉喷煤自动控制系统关键字：PLC；西门子；喷煤一、绪论1.课题背景近年来高炉冶炼技术不断发展，高炉生产理论也不断完善，自动控制在高炉喷煤生产中所起的作用也越来越大。
高炉喷吹煤作为冶金用途而问世的初衷即决定了这样的趋势：（1）以煤粉部分替代冶金焦炭，使高炉炼铁焦比降低，生鐵成本下降；（2）调剂炉况热制度及稳定运行；（3）喷吹煤粉替代部分焦炭，一方面可节约焦化投资，少建焦炉，减少焦化引起的空气污染；另一方面可大大缓解炼焦煤供求紧张的状况。
为达到这些目的，一套集过程控制、数据采集、实时监控为一体的自动化系统已成为必不可少的重要环节。
2.本文主要内容本文以珠海粤钢3#喷煤的自动控制系统为对象进行论述，主要内容有：（1）分析自动控制的主要特点，以及对喷煤所起的重要作用。
（2）结合生产需求和具体情况，进行合理的PLC硬件选型和软件设计，并对各生产环节的上位机软件设计进行论述。
二、自控系统设计方案1.自控系统的组成系统可以分为以下三个部分：第一是现场部分，主要任务是控制现场设备，并将现场的一些控制信号以及测点信号传送给PLC。
第二是PLC系统部分，这部分的主要任务是接收现场返回的各种信号并进行处理，实现对现场设备的自动或者半自动控制。
第三是上位机监控部分，由计算机、监控软件和工业以太网组成，主要任务是对现场设备在计算机上进行操作，监控PLC接收的实时数据，记录数据归档及报警记录。
2. 系统硬件组成2.1制粉系统硬件配置本系统主要由一个CPU主站和两个远程站组成，一共包括80个模拟量输入点，16个模拟量输出点，176个数字量输入点，64个数字量输出点。
2.2喷吹系统硬件设计本系统主要由一个主站和一个远程站组成，一共包括24个模拟量输入点，8个模拟量输出点，128个数字量输入点，64个数字量输出点。
2.3主要模块功能及参数（1）电源模块PS307 5A：电源模块为PLC的CPU以级I/O模块提供24V直流电源。
PLC控制系统在高炉喷煤中的应用
PLC控制系统在高炉喷煤中的应用本文主要介绍了PLC控制系统在某钢厂高炉喷煤系统中的应用，介绍了高炉喷煤系统的工艺流程以及部分电气、仪表设备的控制内容和要求，望给相关工作者借鉴。
标签：高炉喷煤；PLC；自动控制系统高炉喷煤系统由于工作原理复杂、专业性较强等特点，同时对降低高炉冶炼成本有着积极的作用，因此在高炉系统中具有非常重要的地位，因而对整个高炉喷煤系统各环节灵敏性、精确性以及设备连锁的可靠性等均有很高的要求。
高炉喷煤系统整体工艺较为复杂，电气、仪表设备相互间的连锁条件较为复杂，对部分过程量的控制要求较高，因此可以使用PLC系统进行控制，发挥PLC控制系统强大的逻辑、数据处理与过程控制能力。
一、喷煤工艺流程高炉喷煤系统主要包括原煤储运系统、烟气炉系统、制粉系统和喷吹系统4个部分。
（一）原煤储运系统原煤经皮带输送至烟煤仓、无烟煤仓，在制粉车间按照总给煤量和无烟煤、烟煤的比例设定实现配煤。
（二）烟气炉系统烟气炉系统的作用主要是为煤粉提供干燥剂，去除原煤中的水分，使其达到磨煤机的使用要求。
干燥剂为热风炉烟气废气、烟气炉烟气、或者两者的混合气。
（三）制粉系统图1为主排风机控制框图。
干燥剂由主排风机运行形成的负压吸人磨煤机，原煤通过称重给煤机均匀加入到磨煤机，经过干燥和粉碎后，合格煤粉沿煤粉管道进入布袋收粉器，收集后贮存在煤粉仓。
制粉系统主要工艺控制要求：通过变频器实现对主排风机风量进行调节；实现磨煤机磨辊的抬升、降落、加压三个过程中的控制；磨煤机磨辊温度的连锁控制；减速机轴瓦温度的连锁控制；磨煤机入口干燥剂温度的控制[1]；磨煤机入口、布袋出口和煤粉仓的CO和O2监测。
（四）喷吹系统喷吹系统的作用是将喷吹罐内的煤粉向高炉输送，输送介质为压缩空气，压力为1.0MPa左右。
喷吹系统工艺控制要求主要是根据高炉需要的煤粉量进行喷吹。
主要控制的过程量有喷吹罐压力、喷吹介质流量；在加煤过程中，高压、低压泄压阀、加煤阀和补压阀等气动切断阀的连锁控制；在倒罐过程中，喷吹阀、下煤阀、補气阀等气动切断阀的连锁控制；流化气阀的点动控制。
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高炉喷煤系统自动控制的应用摘要高炉喷煤系统的自动化系统控制在高炉生产中已广泛运用，但自动化软件的编程、系统的组态、自控系统的调试在施工单位运用较少。
本文根据蒙丰工程全面阐述了喷煤系统的软件编程、自动化组态及整个喷煤系统的自动控制。
供施工技术人员参考。
关键词自动化软件编程系统组态系统配置1．前言高炉喷煤系统自获得成功以来，很快在国内普遍推广应用，并且高炉喷煤工艺及其相关技术得到了迅速发展。
尤其是近几年发展的富氧大喷煤技术给高炉生产注入新的生机。
高炉喷吹煤粉，是节约焦炭、降低高炉炼铁生产成本的重要措施。
国内炼铁生产规模不断扩大与高炉生产效率的提高，对焦炭需求量也日趋增加，由于国内焦煤资源逐渐减少造成冶金焦价格的不断上涨。
因此，高炉喷吹煤粉是现代高炉炼铁生产降低成本的重要技术之一。
进一步减低生铁成本的途径之一是实现高炉喷煤，对高炉喷吹煤粉代替部分焦炭。
因此高炉设高炉喷吹煤粉工程。
喷煤工程设计指标将达到180kg／t铁喷煤比能力。
喷吹煤种按全烟煤的浓相输送设计。
喷煤工程建成以后，具备可以喷吹单一的无烟煤或烟煤，或喷吹两种不同挥发份、按不同比例组成的混合煤。
并且根据高炉喷煤达到最大喷煤量的需要，应向高炉提供1～3％的富氧率，以及采取各种措施提高高炉热风温度。
随着喷煤系统工艺水平的不断提升，对自动化控制的要求就越来越高。
本文是根据蒙丰特钢工程喷煤系统自动化控制的配置进行分析和阐述。
2．工艺流程蒙丰特钢高炉喷煤工程系统自动控制系统分为三大部分；热烟气系统、制粉系统和喷吹系统。
热烟气系统主要包括烟气升温炉、高炉煤气管道、助燃空气管道、热风炉废气管道、冷空气管道。
制粉系统：包括一个原煤仓，一台密闭式称重皮带给煤机，一台中速磨煤机，，一台热风炉烟气引风机，一台助燃风机，一台布袋收粉器，一台主排烟风机和一个煤粉仓。
喷吹系统：内设两个喷吹罐，两个喷吹罐轮换向一座高炉喷煤。
两个喷吹罐交替向高炉连续喷煤，两根喷煤主管的出口管合并一根主管，在高炉附近的分配器后分成14根支管向所对应高炉风口喷吹煤粉。
3．自动化控制系统的配置高炉喷煤系统采用西门子s7--300plc控制。
制粉系统和喷吹系统配置两台上位工控机，并互为热备。
其中喷吹系统的工控机监控高炉喷吹系统的画面并进行相应的操作。
制粉系统的工控机监控制粉系统的工艺画面流程并进行相应的操作。
在crt显示喷煤工艺的画面、监视及控制所有的参数，包括显示动态根过程、阀门位置、各种参数的当前设定值及操作值、i/o实时状态显示，自动建立数据库、保存重要的历史数据、压力、温度、重量曲线显示及调用，班、日、月、年报表的生成及打印。
3.1硬件组态喷高炉喷煤系统配置一套s7-300plc。
二台工控机，二台工控机互为备用，当一台工控机发生故障时，另一套工控机能够满足生产的需要。
从而保证了生产的要求。
二台plc柜内安装以下模块。
3.1.1 plc cpu板6e-s7315-2ag10-0ab0 1块3.1.2 存储卡6e-s7953-8lf11-0aa01快3.1.3 以太网卡6gk7343-1ex11-0xe01块3.1.4 数字量输入板6e-s7321-1bl00-0aa06快3.1.5 数字量输出板6e-s7322-1bl00-0aa04块3.1.6 模拟量输入6e-s7331-7kf02-0ab08块3.1.7 模拟量输出6e-s7332-5hd01-0ab04快3.1.8 电阻输入6e-s7331-7f00-0ab03快3.1.9 接口模块6e-s7153-1aa0-3xb0 3块3.1.10电源模块ps307 4快图1 plc 系统配置图3.2软件设计上位机监控系统和数据采集系统是用西门子公司wcc6.22进行编程，基础软件是用windowsxp系统。
基础自动部分用西门子公司step7 v5.4完成。
3.2.1 wcc系统wcc是在微软公司windowsxp平台上功能强大的人-机接口系统。
实现了操作工和控制过程的接口。
实现了操作员和自动化系统之间的通讯。
此系统具有以下功能图形系统用于建立屏幕图形的各种显示画面；报警系统对现场的各类检测点进行实时报警；归档系统用于对指定的各类数据进行归档保存；报告系统实现了各类数据的报表，以报告的形式打印；通讯系统能直接对wcc浏览器进行组态；3.2.2 step7 v5.4系统step7编程软件是西门子公司系列plc产品的编程软件，它完成了plc产品的编程、调试、监视的软件。
应用setp7软件，能在高炉喷煤项目上建立起s7用户程序。
可编程控制通过s7程序、监视和控制现场的各类设备。
在s7程序内通过地址定位，对i/o模版进行寻址。
从而控制设备的运行过程。
3.2.3现场总线现场总线是应用在生产现场的设备之间，实现双向串行多节点数字通信的系统、也称为开放式、数字化、多点通讯的底层控制网络。
它把单个分散的测量控制设备转变成网络节点。
以现场总线电缆为传输介质，把它们连接成可以相互沟通信息，共同完成自控任务的网络控制系统。
此系统的现场总线是用profibus总线。
profibus总线是工厂较常用的一种总线。
系统在中控制设置两台wcc服务器，通过cp343通讯板连接s7-300plc。
此外在给煤系统和中速磨煤机各设一个从站连接。
每台plc分别对系统的温度、压力、生产传动和操作控制。
通过wcc的界面，对数据采集、监视、参数设定和修改。
4．现场检测与控制高炉喷煤自动控制系统分为plc控制级和设备控制级。
plc控制级包括plc控制系统、高速数据传输系统、监控操作站。
由plc系统完成对过程监控所需要的各类信号的采集，并实施相关的实时控制。
4.1热烟气系统热烟气系统主要包括烟气升温炉、高炉煤气管道、助燃空气管道、热风炉废气管道、冷空气管道。
烟气升温炉采用高炉煤气点火，并伴烧保火，燃烧使用高炉煤气产生高温烟气，再与热风炉废气混合送入中速磨煤机中作为干燥气源，干燥气源的使用温度为250～320。
烟气升温炉燃烧高炉煤气，并采用助燃风机鼓入空气助燃，高炉煤气与助燃空气比例在正常燃烧时大约为1:0.7。
图 2 热烟气系统流程图4.1.1热烟气系统检测（1）温度检测原煤仓锥体部分原煤温度、烟气升温炉炉膛温度、一次风热气温度、中速磨煤机出口烟气温度、布袋出口烟气温度。
（2）压力信号的检测烟气升温炉炉膛压力、烟气升温炉出口压力、主排烟风机出口压力、高炉煤气压力、助燃空气压力、中速磨机入口压力、中速磨机出口压力、布袋收粉器出口压力。
（3）流量检测高炉煤气流量、助燃空气流量、热风废气流量、制粉系统烟气总流量。
4.1.2系统控制（1）热烟气温度控制通过调节高炉煤气的流量、热风炉废气流量以及调节中速磨机烟气入口前的掺冷空气调节阀来调节热烟气的温度。
（2）热烟气流量控制调节高炉煤气流量、热风炉废气流量、主排烟风机进口流量来控制热烟气流量。
（3）热烟气压力控制单独或同时调节主排烟风机入口阀门开度和中速磨机热风入口阀阀门开度调节热烟气压力。
4.2制粉系统主要包括中速磨煤机、全封闭称重给煤机、布袋收粉器、主排烟风机。
原煤通过密闭称重皮带机按设定给煤量送入中速磨机中，在热烟的干燥下，磨细的煤粉通过中速磨机上部的分离器被热烟气携带进入布袋收粉器中进行过滤分离，烟气与煤粉分离后，煤粉通过旋转卸灰阀落入煤粉仓中，经过布袋过滤后的烟气通过主排烟风机排入大气。
检测计量。
图3制粉系统流程图4.2.1系统检测（1）称重皮带给煤机的瞬时给煤量，累计给煤量。
（2）高炉煤气压力、流量、调节。
（3）助燃空气流量、调节。
（4）热风炉废气温度、流量。
（5）中速磨机入口温度、压力。
（6）中速磨机出口温度、压力及入口与出口压差。
（7）布袋收粉器出口温度、压力。
（8）布袋收粉器入口压差。
（9）布袋收粉器集灰斗温度。
（10）主排烟风机入口压力、流量。
4.2.2系统控制（1）磨机出口温度控制调节主排烟机入口调节阀开度调节烟气总流量；调节升温炉的高炉煤气燃烧量；调节热风废气气量和掺冷空气量的调节控制，使磨机出口温度稳定在设定值。
（2）升温炉自动燃烧控制在高炉煤气压力、发热值、含水量稳定的前提下，可根据煤气量测定值按比例自动调节高炉煤气与助然空气的气量。
达到自动燃烧值。
（3）紧急冲氮的控制中速磨机或布袋收粉器的一氧化碳、氧气的测定值达到最大值时报警，若报警持续达到危险值时自动启动紧急充氮，测定值降到正常值时系统自动停止充氮。
（4）煤粉仓控制煤粉仓用于给喷吹罐加煤、接受中速磨机通过布袋收粉器落下的煤粉。
煤粉仓安装称重传感器进行称重，并根据煤粉的堆积比重和煤粉仓的几何容积，画面中的煤粉仓显示仓内煤粉的料位和存煤重量。
煤粉仓锥体设置仓底流化器对仓内煤粉进行惰化、流化并加快煤粉仓向喷吹罐装煤的进程。
4.3 喷吹系统喷吹系统由并列的两个喷吹罐组成，对一座高炉喷煤。
喷吹气源是用压缩空气。
图四喷吹系统流程图4.3.1喷吹系统的检测（1）喷吹罐温度、压力测量及控制（2）喷吹罐称重显示及喷吹量的控制（3）喷吹补气流量测量及控制（4）喷吹罐硫化流量测量及控制（5）喷吹总管混合压力测量（6）高炉分配器前压力测量（7）氮气罐压力测量（8）氮气罐总管流量测量（9）压缩空气压力测量4.3.2喷吹系统控制（1）喷煤量控制喷煤量控制有两种方式；第一种是根据喷煤罐称重系统实时测定调节补气量，固定喷吹罐压力的控制。
第二种是根据喷吹罐称重系统实时测定值，调节喷吹罐压力，在一个系列喷吹罐换罐时的补气切换只开启补气切断阀更换的固定补气量的控制。
（2）喷吹罐硫化气控制按设定的硫化气量调节硫化气调节阀，使之在一定的喷煤量时达到设定值。
（3）喷吹罐的保压和排压控制在等待喷吹程序中，选择固定喷吹罐压力方式。
喷吹罐压力设定值等于操作者为喷吹罐进入喷吹程序的压力设定值加（或减）偏差值，利用补压阀和小放散阀进行稳定罐压的调节，设定偏差值时要防止同时补压和挤压的现象产生。
（4）喷吹补气量控制在喷吹程序中操作者可以选择固定补气量对喷煤总量进行调节；或者选择变化补气量对喷煤总量进行调节。
5．系统操作喷煤系统的主要设备的操作采用主控室集中软手动、自动和机旁手动操作三种方式。
喷煤控制软件将实现状态显示、参数修改、人工干预和数据存档及打印曲线报表等工作。
（1）集中软手动控制通过键盘或鼠标点击监视器上的按钮进行单体设备的操作；在控制室仪表柜可手动/自动控制调节阀执行器的开度；自动控制则使系统按预定的程序顺序连续动作。
（2）机旁手动主要用于生产系统的检修、调试及紧急情况下的操作。
制粉系统大多数采用软手动控制。
（3）计算机控制系统提供对制粉、喷吹系统的人工干预功能，模拟手动操作受到系统联锁保护，非正常操作将被拒绝，并显示警告以及被拒绝的原因，对于非关键的保护项目，还提供了强制手动操作命令，该操作用于特殊情况的处理。