高炉喷煤系统自动控制应用

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