PDF《AC800F控制系统在矿热炉中的应用》

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120 AUTOMATION PANORAMA 2012.

10 AC800F控制系统在矿热炉中的应用 矿热炉DCS控制系统是为了适应矿热炉实现集散控制这 一要求研发的新型控制系统.包括矿热炉炉区、配料站、筛分 站、循环水、供辅系统等的硬件配置和软件编程设计,其具有 强大的多区域分散控制、海量数据集中监控、多流程工艺逻辑 计算、可靠的冗余网络及安全功能等特点,满足矿热炉EPC工程 的发展需求. 为此大连华锐重工集团有限公司抓住技术跨越的最有利时 机,应用ABB AC800F控制系统,攻克了矿热炉DCS控制系统的 课题,提高了公司的技术水平和产品的核心竞争力.

1 硬件配置 本工程每个电炉车间两台炉配备一套PM803F冗余控制器, 原料系统和循环水车间各自配备1套冗余控制器,为多套电炉车间 所共用.每套控制器分别配备了电源模件、以太网模件,通信模 件等,现场主要采用Profibus 通讯模件(可选冗余),也可支持 ModBus 等常用通讯协议.电炉车间的控制器数量可以随着工厂 整体规划进行拓展,为将来工程规模的扩大提供了坚实基础.

2 软件结构 本工程Freelance系统只需配备一套工程师软件,Control Builder F,简称CBF.配有7个操作员站,每个独立操作员站要单 独配一套DigiVis监控软件.其中第一个监视器为工程师站兼做操 作员站,配置一套CombiVis软件. 硬件和软件总体配置如图1所示. 图1 系统硬件、软件配置图

3 实际应用 3.1 项目树及网络结构 项目树中包括了项目中所有的硬件及软件信息,其中每个硬件 在网络配置中都有一个唯一的IP地址及资源ID,控制器程序、上位 机画面以及趋势图等也都可在项目树中编写及设置,如图2所示. 大连华锐重工集团股份有限公司设计研究院电气自动化室 谷端玉 摘要:本文依托新疆阿克苏新农33MVA电石炉工程,深入阐述了ABB AC800F DCS控制系统在矿热炉中的应用,详细介绍了硬件组成和软件结构 以及DCS的实际应用. 关键词:矿热炉;

ABB;

DCS;

AC800F;

冗余;

集散控制 Abstract: In this paper,a real application of ABB AC800F DCS control system is described in detail,which is a part of the project of Xinnong 33MVA Submerged Arc furnace in Akesu,Xinjiang.Moreover, system hardware constitution and software structure are introduced in detail. Key words: Submerged Arc furnace;

ABB;

DCS;

AC800F;

Redundancy;

DCS control Application of AC800F Control System in Submerged Arc Furnace 自动化-10期-解决方案.indd

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121 2012.10 AUTOMATION PANORAMA 3.2 电炉主车间控制系统 电炉主车间的控制是集团公司在电炉项目中最核心的控制, 主要包括三个单相变压器的控制调节,电极升降、压放,电炉冶 炼功率、电压、电流等炉况实时监控等. 根据生产工艺决定电炉所使用的冶炼电压,通过对操作员站 的操作可实现三个单相变压器输出电压的调节,以此奠定电炉生 产的基础. 电极升降的调节,CPU根据采集到的电流、电压、档位等信 号,按照恒功率或恒电流或恒电阻控制的原理进行运算处理,按 照自适应PID调节方法将最终结果输出到液压控制系统来实现电 极升降的自动控制.在自动控制过程中,随时可以人为干预,通 过按键增大或减少输入功率、电流、阻抗或直接修改控制参数, 也可以手动控制电极升降. 随着生产的进行,石墨电极会有所消耗,此时就需要进行 电极压放.自动模式下,由操作员设定工艺参数,PLC会按照设 定的时间间隔执行压放动作,也可以根据电极消耗量智能地执行 压放动作,将最终结果输出到液压控制系统来完成电极压放的自 动控制,压放参数在工况条件变化时允许修改.在自动控制过程 中,随时可以人为干预,通过按键增大或减少输入的时间间隔或 直接修改控制参数,也可以手动操作控制电极压放. 电极焙烧系统由加热风机、加热元件组成.正常运行时只打 开风机及一级加热系统,根据反馈的加热温度,必要时可以将第

二、三级加热系统启动/停止,从而保证电极的焙烧质量. 对于可能出现电极软断、硬断、塌料翻渣、冷却水量降低等 特殊情况,系统具有相应的保护措施,如电极自动提升等并提供 相应的报警;

恢复正常后,可继续完成当前的冶炼过程.当系统 出现故障等特殊情况时,也可人为切换为手动控制,并能继续完 成当前的冶炼过程. 电炉冶炼功率、电压、电流等炉况实时监控如图3所示,为 操作员提供最及时的信息,对生产出现的问题做出及时的判断, 保证问题的快速处理,生产可靠进行. 3.3 原料控制系统 原料控制系统包括环形加料机、上料皮带、电动三通、振动 给料机等,如图4所示. 从日料仓来的煤和石灰,可以按照操作员站画面设置的重量 进行自动配料.称量系统根据安装在料仓上的料位仪发出的料位 信号作出是否加料的判断,在一批料称量结束后,系统将自动记 录下这批料的重量,作为系统加料重量累计的一个重要参数.具 体可以自动实现振动给料机高低速的切换以及自动停止控制,之 后经过皮带系统的运输,通过环形加料机自动为炉上料仓按需加 料.配料系统也可根据原料成分及工艺配比公式自动计算原料配 合比例. 图2 图3 图4 自动化-10期-解决方案.indd

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122 AUTOMATION PANORAMA 2012.10 整个皮带系统有机旁控制、手动控制、自动控制.如图4所示,自动模式节省人工的操作,启动和停止都是按照顺序先后动 作执行,在出现问题情况下可以随时通过鼠标操作急停按钮来立 即停止整个控制系统,保证了生产的有序安全可靠的进行. 3.4 炭材干燥及储运控制系统 本系统包括烘干窑、皮带运输、斗提机、振动给料机等等. 由于设备分布比较散,多为本地控制、画面手动控制.将众多分 散设备集中于一个画面中,易于管理,集中画面操作方便,监控 信息一目了然,如图5所示. 3.5 循环水控制系统 本系统包括冷却水塔、供水泵、吸水泵、排污泵等等.由于 设备自动化要求程度不高,所以多为本地控制、画面手动控制. 将众多设备集中于一个画面中,易于监控管理,集中画面操作方 便,监控信息一目了然,如图6所示. 3.6 强大的面板控制功能 与传统的PLC相比,DCS同时使用变量和标签两种元素贯穿 于DCS控制程序和操作画面中,使控制和操作更加灵活简洁如图7 所示.在自定义标准功能块下可以同时编制标准程序和对应的操 作面板,该面板可以作为车间生产画面中的"子画面"随时在生 产操作画面中弹出调用,极大的方便了用户的生产操作. 3.7 炉内微负压控制 通过安装在炉盖上的微差压变送器检测炉内压力,并根据炉 内压力调节安装在烟道上的调节阀,以保证炉内压力始终保持在 一个微负压范围内,以便更好的利用炉内热量完成冶炼进程.如图8所示为炉压自动控制PID面板.

4 结论 新疆阿克苏新农33MVA电石炉投产以来,AC800F DCS控 制系统运行稳定可靠.该系统抗干扰能力强,扩展性和可移植性 好,故障率低,维护成本少,有效地提高了电炉工厂生产和管 理的自动化水平,提高了劳动生产率,改善了操作人员的工作环 境,减轻了工作人员的劳动强度,取得了十分显著的经济效益, 在本行业及其它相关行业具有很高的推广价值. 图5 图6 图7 (下转127页) 自动化-10期-解决方案.indd

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