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1  概述
    燒結生產過程是把粉礦加入一定比例的熔劑，燃料經過混合后，在一定溫度下燒結成高爐需要的原料。主要生產工藝包括燃料破碎系統、配料室供料系統、混料系統、燒結冷卻系統、成品整粒系統、成品礦倉儲等。燒結工藝是一個連續性的生產過程，環節多，控制對象復雜、滯后時間長且受干擾影響大，為了保證燒結礦品質穩定，提高產量和降低燃料消耗，必須對生產過程進行自動化控制。

2  系統設計
2.1  PLC控制系統設計
    根據燒結工藝過程對自動控制系統的要求設計的自動化系統為基礎自動化，按“三電一體化”的原則考慮。上位監控系統由六臺工控機組成，現場控制站由四套QUANTUM PLC組成，分別完成對燃料破碎系統、配料系統、燒結冷卻系統、成品系統的監視和控制。

圖1 系統網絡配置圖

    燒結機網絡化控制系統采用與QUANTUM PLC相配套的Concept 2.6編程軟件實現硬件組態配置與程序編制；采用Montor PRO 7.2監控軟件完成數據庫與監控畫面的開發。通訊網絡采用工業以太網，通訊協議為TCP/IP。系統網絡配置圖1所示。
2.2 系統功能
    （1）設備的聯鎖控制
    根據燒結工藝要求，燒結燃料破碎系統、配料系統、燒結冷卻系統、成品系統等整條生產料線的控制方式分為：自動控制、集中手動控制、機旁手動控制。控制方式的選擇設在集中操作室內的主操作臺上或通過機旁箱選擇。
    （2）重點參數調節
    ?按配比關系自動配料，保證堿度需求
    配料的目的是將燒結礦的品位、含碳量和堿度控制在指定的范圍內。本工程配料系統由寬帶給料機、配料秤；螺旋給料機、螺旋給料秤組成。PLC對參與燒結的各種含鐵原料、溶劑和燃料根據高爐冶煉的要求進行精確的配料計算，對下料量和配比系數進行設定，通過給料機變頻實時調節各配料下料量，以保證燒結礦的含鐵量、CaO含量、堿度、MgO、Al2O3及含硫量等主要成分控制在規定范圍內。
    配料量由上位機統一設定，可進行采集和處理各配料控制回路來的稱量信號與開關量狀態，實現整個系統的給料、稱量檢測、料量調節，選擇和切換料倉等配料過程的自動控制。
    ?對燒結重點參數如圓輥給料機、燒結機、環冷機速度聯鎖控制，控制燒結料層厚度。
    ?自動控制點火爐爐膛溫度
    點火器燃燒控制系統是燒結工藝的一個重要環節，點火爐爐溫為主調參數，煤氣流量和空氣流量為輔調參數，以溫度調節器的輸出作為煤氣流量調節器和空氣流量調節器的設定值進行PID調節。
    ?燒結機速通過畫面設定機速給定值調節變頻器來實現，所有操作都通過燒結調節畫面進行。
    ?主抽風機安全運行控制
    主抽風機的軸承溫度、定子溫度、軸承振動、潤滑油壓、潤滑油溫等過程參數均設置報警、連鎖信號，保證風機安全穩定運行。
    （3）監控畫面
    系統采用Montor PRO 7.2監控軟件完成燒結數據采集與工藝監控。充分應用Montor PRO 7.2的可視化功能和動態屬性，使監控畫面形象生動，簡單易懂。圖形系統實現整條生產線的集中起停、選擇、數據輸出等操作，系統設備狀態和過程數據的實時監控、歷史數據分析，故障顯示，報警。畫面劃分為：總貌畫面（模擬屏畫面）、分組畫面、狀態畫面、儀表操作畫面、報警畫面、趨勢畫面、打印報表等。同時還具有生產過程參數報警、記錄；重要設備事故按優先級顯示報警信息等功能。
    （4）網絡數據傳輸
    監控站與PLC，PLC與PLC之間通過光纖以太環網通訊，PLC與現場變頻器采用MB+網通訊。從根本上解決了總線傳輸控制的弱點：
    ①　監控層：采用星型以太網結構，以太網具有傳輸速度高、低耗、易于安裝和兼容性好等方面的優勢，而且幾乎支持所有流行的網絡協議。
    ②　工業以太環網：通常的遠程控制網絡采用總線結構，這種結構簡單易組建，但當某一節點出現故障時可能引起全局癱瘓。而自愈環網在節點出現故障時自動切換線路，不會影響設備通訊控制，保證控制的實時性與連續性。
2.3 現場儀表控制系統設計
    根據自動化技術的現狀及發展趨勢，生產過程參數的數據采集、控制、顯示、報警等功能由PLC完成。除各別操作外，不設二次儀表盤。
2.3.1 儀表選型
    根據燒結生產工藝的要求，現場儀表設備選型以經濟、適用、先進、安全為原則，充分考慮生產環境的實際需要。儀表防護按IP65考慮，煤氣區域采用防爆儀表。壓力/差壓變送器選用E+H系列智能產品，水流量測量選用橫河電機有限公司的電磁流量計。煤氣流量測量選用內藏式節流裝置。調節閥采用蝶閥或單/雙座閥，執行機構采用模塊化智能電子式產品。料位測量采用雷達式料位計。溫度測量采用熱電偶和熱電阻。配料秤采用徐州拉姆齊產品。
    （1）水流量測量
    由于水為導電液體，所以最理想的流量測量方法就是采用電磁流量計。電磁流量計的測量原理是基于法拉第電磁感應定律。電磁流量計具有許多優點：
    ?測量管內無突出部件，因此無附加壓力損失。
    ?由于信號在整個充滿磁場的空間中形成，它是管道截面上的平均值，因此，從電極平面至傳感器上游端平面間所需直管段相對較短，約為5倍的導管內徑。
    ?傳感器信號是一個與平均流速成精確的線性關系的電壓信號。
    測量結果與液體的溫度、壓力、密度、粘度、導電率（不小于最低導電率）等物理參數無關，所以測量精度高，工作可靠。
    （2）壓力測量
    壓力測量主要是對介質壓力進行測量。為了減少電磁信號對壓力檢測的干擾，采用SIEMENS壓力變送器進行壓力檢測。
    輸出信號：4~20mA，2線制；HART 通訊；防護等級：IP65；按鍵操作；高精度；先進的診斷功能。
    （3）料位測量
    料位采用雷達式料位計進行測量。能量很低的極短的微波脈沖通過天線系統發射并接收。微波以光速運行，微波運行時間可以通過電子部件轉換成物位信號，一種特殊的時間延伸方法可以確保計短時間內穩定和精確的測量。
    （4）煤氣流量測量
    焦爐煤氣流量測量采用內藏式節流裝置和差壓變送器配合。
    內藏式節流裝置是在工藝管道內設有一圓錐體，錐體最大橫截面處形成喉部。它的主要特點是可以用來測量各種比較臟的氣體流量。另外，該節流裝置的流動阻力小，所以產生的流動損失小，節約能量。
    該流量計以流體力學的理論為基礎，經過風洞實驗，確定和校核流量公式，所以就保證了該節流裝置的可靠性和可信性。
    （5）溫度測量
    熱電阻電阻值隨測量溫度的變化而發生變化，所以熱電阻的電阻值大小便可反映出測量溫度的高低。熱電偶的電極由二根不同導體材質組成。當測量端與參比端存在溫差時，就會產生熱電勢，PLC便會顯示出熱電勢所對應的溫度值。熱電阻、熱電偶信號直接連接到具有變送功能的PLC的模擬量輸入模塊上，所以這種測溫變送方法測量精度高、工作穩定可靠。
    對燒結風箱的溫度檢測，由于被測介質對保護管有一定的磨損性，同時現場振動較大，采用帶耐振動、耐磨損保護管。
2.3.2 主要檢測內容
    生產過程參數的檢測和控制儀表以滿足生產要求為原則,并與工藝整體裝備水平和工廠的自動化技術水平相適應。為此，主要設置以下檢測和控制項目：
    ?各燃料、熔劑、配料、成品礦料倉料位檢測；
    ?配料室配料量檢測；
    ?燃氣、熱力管道過程參數檢測；
    ?燒冷系統過程參數檢測；
    ?主抽風機系統過程參數檢測；
    ?燃料除塵、機頭除塵、機尾除塵、配料除塵、整粒除塵系統參數檢測。

3   結束語
    萊鋼銀山前區265