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潯之漫智控技術(上海)有限公司 上海詩慕自動化設備有限公司
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更新時間:2020-07-30 13:39:30瀏覽次數:509
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(SIEMENS) 誠信走天下,走遍天下有朋友;虛偽的人,踏破鐵鞋無知己。
一:控制設備及設計范圍
(1)主要控制對象為:
框槽配料系統:振篩、稱斗、稱重、輸料皮帶、除塵閥門
Ø 爐頂上料系統:料車卷揚、探尺、布料器、溜槽傾動、料流閥、爐頂液壓閥門、爐頂電動閥門、冷風放散閥。
Ø 熱風爐系統:液壓閥門、助燃風閥門、煤氣和助燃風流量調節閥
Ø 布袋除塵系統:煤氣總管閥門、凈煤氣荒煤氣支管閥門、布袋放散閥、布袋卸灰閥、倉壁振動器、布袋卸灰給料機、布袋系統出灰拉鏈機、布袋系統出灰斗提機、灰罐卸灰閥及加濕器、布袋吹掃脈沖閥。
Ø 高爐本體及水系統儀表
(2)高爐自動化系統設計范圍:
框槽配料系統低壓配電、自動控制PLC系統配置及軟件、稱量儀表監測系統Ø
Ø 爐頂上料系統低壓配電、自動控制plc系統配置及軟件
熱風爐系統低壓配電、自動控制plc系統配置及軟件、儀表檢測系統Ø
Ø 布袋除塵系統低壓配電、自動控制plc系統配置及軟件、儀表檢測系統
Ø 高爐本體儀表及水泵房儀表檢測系統
二:高爐自動化系統設計概述:
高爐電氣自動化系統主要是通過PLC自動化控制系統,完成高爐生產的主體設備或系統的自動生產任務,以及生產設備以及生產現場的監控任務。同時為了調試或是檢修等目的輔以其它的控制方式。
1:整體控制方案簡介
設計有現場就地控制方式和PLC自動控制方式兩種。同時對個別需要緊急操作的設備或群組設操作臺集中手動操作。
1.1:現場就地方式:
對于主要的生產設備,在設備現場設置就地箱,主要用來設備的調試和后期的維修作用。為簡化線路,減少因就地箱帶來的后期維修,設計原則以簡單為主,兼顧實用性。
考慮到全自動系統只有在某個獨立的系統(如布袋系統、熱風爐系統、高架系統、配料系統、上料系統)安裝完畢后方具備調試條件的要求,從而延后了整體的調試周期。而采用就地方式*可以單機調試,從而爭取了調試時間,為系統的早日投產創造更好的基礎。同時,現場控制方式因其直觀和方便性,更適合后期的設備維修還檢修,可以有效的降低維修時間,提高設備的運轉率,能為高爐的高效生產奠定良好的基礎。
針對現場就地箱的設計目的,在設計中采用簡電路和原理,采用少器件的原則,從而可以有效的降低因就地箱帶來的后期維護。
另外,設計中對不必進行集中控制的生產輔助設備僅采用就地控制。比如粉料倉的卸灰閥(或閘門)、加濕器等設備。
1.2:PLC自動控制方式:
此方式為生產方式,現場設備根據PLC內部邏輯程序的控制自動完成生產工作。操作人員可以在電腦顯示屏上對生產進行控制、設置以及觀察設備的運行狀態。
1.3:操作臺集中手動操作:
對生產設備中如:布袋方散閥、布袋系統總管閥門、重力除塵放散閥、熱風爐助燃風總管管道閥門、爐頂放散閥設計成操作臺集中手動操作。一方面以上設備或是不需要經常的操作,或是需要脫離PLC后依然能夠收到工長的控制。
2:自動化系統的網絡結構及硬件配置
2.1:系統硬件選型及方案
本著*、可靠的原則,進行各種方案分析評價、對比,決定選用西門子自動化平臺。整個系統共分3個子系統,6個上位監控站,3套可編程控制器。
考慮實際控制性能和綜合成本,為獲得更好的性價比,系統采用ET200M分布式控制系統。設計采用3臺S7-414/412系統作為主站,通過ET200M外掛現場控制從站,從站采用S7300系統模塊。各主站統一設置在高爐主控室內,每個系統中各個從站分別放置在相應的子系統控制室。主從站之間采用網線連接,從而減少了布線故障和干擾。同時輸入輸出模塊預留10~20冗余。
編程軟件采用SETP7,為控制系統編程提供專門的多語言開發環境。具有生成標準導出功能塊庫或DFB庫能力的編程器,它們能夠在應用程序內重復調用。(自動化系統配置依系統大小進行相應調整)
監控軟件采用擴展性、靈活性*的WIN CC6.0系統。實現對生產過程的全面監控,并且可以對重要參數形成歷史記錄,以報表或曲線的形式顯示給操作人員。
2.2:系統硬件配置:
高爐計算機控制系統所有PLC設備選用西門子自動化平臺,每套PLC系統通過插在主底板上TCP/IP Ethernet模塊連接在100M快速局域網上;上位監控機采用集中式設計,采用快速100M以太網。上位監視系統由5操作站、1臺工程師站組成以太網。
工程師站:該站設置于高爐主控室,內含高爐系統全部的控制程序和監控畫面,可完成對所有設備的控制。
控制站:現場控制站計算機系統選用西門子的PLC產品。根據高爐生產系統的特點和作用以及PLC硬件本身的容量、控制室的分布,高爐自動化系統設計由三各系統構成:熱風布袋系統、高爐儀表監控系統、高爐上料系統。其中每個系統設兩到三臺上位監控微機;采用一個s7400的CPU,系統中的每個子系統采用ET200M分布式遠程I/O結構與s7400 CPU相連接。
2.3:各子系統硬件配置
2.3.1:熱風布袋系統
主要完成熱風爐、布袋除塵系統的自動控制。監控上位機兩臺,PLC采用一臺s7412 CPU,下設五個ET200M分布式遠程I/O。
其中熱風爐設兩個ET200M分布式遠程I/O,分別完成熱風爐燒爐、悶爐、送風電氣自動控制、熱風爐儀表自動控制。
布袋凈化系統設三個ET200M分布式遠程I/O,分別完成布袋煤氣凈化電氣自動化控制、布袋脈沖除塵及下灰電氣自動化控制、布袋儀表自動化系統。
2.3.2:高爐儀表監控系統
主要完成高爐個熱工儀表點的監測,如爐內壓力、溫度、循環水壓力溫度、氮氣壓力流量、熱風壓力流量,以及爐頂壓力的控制等工作。監控上位機兩臺(其中一臺兼作工程師站),PLC采用一臺s7412 CPU,下設兩個ET200M分布式遠程I/O。
2.3.3:高爐上料系統
主要完成高架供料、框槽配料、爐頂上料的自動化控制。監控上位機三臺(根據高架是否采用自動控制選擇),PLC采用一臺s7414 CPU,下設六個ET200M分布式遠程I/O。
其中高架供料系統設兩個ET200M分布式遠程I/O,分別完成高架供料的料倉補料的自動控制(根據用戶選用)、高架上料除塵系統閥門(根據用戶選用)自動控制。
框槽設兩個ET200M分布式遠程I/O,控制完成框槽振料自動控制、框槽配料和運料自動控制、除塵閥門自動控制。
爐頂上料系統設兩個ET200M分布式遠程I/O,完成料車上料控制及保護、探尺料面探測控制、布料控制(料流閥、傾動、旋轉布料器)等工作。
2.4:網絡結構
3:計算機系統功能
3.1計算機控制功能
3.1.1:高爐本體控制功能
實現數據采集、爐頂壓力減壓閥組調節閥控制、混風溫度調節控制、爐頂料鐘自動控制、氧氣總管流量調節控制、畫面顯示操作、實時趨勢、歷史趨勢、報警記錄和報表打印等功能。
3.1.2:槽下控制功能
實現對礦石、球團、燒結、焦炭等入爐原料的自動稱量,并完成稱量誤差的自動補償;實現槽下14個倉、14個稱量斗、2條成品帶、2條碎礦皮帶、14臺振動篩的自動控制,以及自動備料和放料。可對設備的運行進行手/自動切換和強制動作,并進行料單更改;對裝料超時、放料超時等情況進行報警。
3.1.3:熱風爐控制功能
主要對三個熱風爐的監視、連鎖控制。實現熱風爐助燃風、煤氣、煙氣、冷風、熱風等閥門的動作,實現熱風爐送風轉燃燒、燃燒轉送風的控制過程。熱風爐有三種工作制:兩燒一送,兩送一燒,一燒一送,具有全自動/半自動/手動控制燃燒與換爐操作。
3.1.4:煤氣凈化系統
系統控制煤氣凈化設備的單機、連鎖控制功能,實現生產的監視、設備的控制、工藝參數的穩定功能。
3.1.5:爐頂卷揚控制
主卷揚運行制度:主卷揚采用西門子 PLC,料車到料坑底發出到位信號,開啟料斗閘門,料空且閘門管好后,發出上行信號,將料裝入受料斗。
碎焦卷揚控制:振篩工作停止,啟動碎焦卷揚,如果解除聯鎖,也可手動控制。
3.2:畫面監控
繪制多幅工藝流程畫面、設備啟停畫面、工藝參數畫面、閥門操作畫面、設備方位圖、報警畫面、報警紀錄、歷史紀錄、實時趨勢以及歷史趨勢畫面。使操作人員可以通過畫面監視整個生產過程,啟停設備、監視參數、調節閥門,觀察趨勢,查詢歷史紀錄。
3.3: 歷史趨勢
對一些重要參數,如熱風溫度、熱風壓力、冷風流量、冷風壓力、爐頂壓力、左右探尺等,我們對其進行歷史數據存儲,形成歷史趨勢,可以隨時進行查看。
3.4:參考畫面(以下畫面僅供參考,具體畫面以實際設計為準)
圖一:熱風爐工藝總圖:
圖二:高爐本體監控畫面
圖三:高爐爐頂監控畫面
圖四:高爐工藝流程圖
圖五:高爐管道流向圖
圖六:高爐框槽配料流程圖
圖七:高爐料單畫面
圖八:高爐框槽設備狀態
圖九:高爐冷風調節
圖十:高爐爐頂壓力調節
圖十一:高爐本體工藝參數圖
圖十二:高爐實時曲線圖
圖十三:高爐歷史曲線圖
圖十四:報警紀錄
4:電氣拖動控制系統設計
4.1:系統配電設計
4.1.1配電室設計:
系統設計以下配電室:爐頂上料配電室、熱風布袋配電室、框槽及高架配電室(如現場有條件,高架單獨設立配電室),各配電室采用單電源方案,如果現場要求,可采用雙電源供電。
4.1.2:生產設備配電及拖動控制
針對現場設備的再生產中不同的作用和工作特點,分別采用集中配電控制和現場配電控制兩種方式。
4.1.2.1:集中配電方式:
對于直接參與生產任務的設備采用控制室集中配電方式,如高架上料中的皮帶、振動篩、分料器;配料中振篩、液壓系統、皮帶;爐頂上料中的料車卷揚電機、探尺、布料設備;熱風爐液壓站及助燃風機閥門;布袋除塵系統的管道閥門、卸灰系統設備、重力除塵設備等。
4.1.2.2:現場配電控制方式:
對于非直接生產用設備,如高架粉料倉閘門、配料系統粉料倉閘門等采用采用現場配電控制方式。同時對于移動設備,如高架布料小車亦采用此方式。
4.1.2.3其他方式:
同時對于相對獨立的設備群,采用就近集中配電控制,如高架上料系統的地下料倉中的設備。如果現場不具備集中配電室空間,則改為單體現場配電控制方式,并輔以電源柜統一供電。進而減少安裝的電線電纜的投入和工期投入。
4.1.3:供配電柜體及箱體選型設計
配電室配電柜采用GGD2型交流低壓配電柜。GGD2型交流低壓配電柜符合IEC439《低壓成套開關設備和控制設備》、GB7251《低壓成套開關設備》等標準。適用于發電廠、變電站、工礦企業等電力用戶的交流50HZ、額定工作電壓380V、額定工作電流3150A的配電系統,作為動力配電和控制用途。
現場操作箱或配電箱采用雙層門(外層為有機玻璃門)防塵壁掛式結構,充分保證了防塵及防護的要求。
現場臨時配電采用XL21配電柜作為臨時現場配電系統,根據現場設備的布局確定具體的數量。
4.2:電氣控制設計
系統電氣控制設計遵循以下原則:
A:以PLC控制為主,其他控制為輔的原則,兼顧簡電路設計和少現場走線設計
B:對PLC輸入輸出采用電氣隔離以減少對PLC的損壞
C:合理排布端子,減少布線干擾
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