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1、GE Fanuc 自动化行业应用成功案例钢铁GE Fanuc Application Case-Steel&Iron Industry炼 铁GE FANUC RX7i PLC 在炼铁自动化系统中的应用.GE Fanuc系列90-70 PLC 在高炉汽轮鼓风中的应用.G E F anuc的 系列 90-70 PLC 在 重钢 1350m3 高炉煤气干 法除 尘自动化监控 系统 中的应用 .宣化钢铁 AV40-10型轴流式高炉鼓风机的 PLC 控制.PAC 在烧结控制系统中的应用.VersaMax 在烧结机控制系统中应用.天钢 1#烧结机控制系统.炼 钢GE助杭钢集团炼钢厂步入数字钢铁新阶段.自动
2、化技术在炼钢中的应用.轧 钢150方坯连铸机的PLC控制.连铸机三电一体化方案.300棒材机组的自动化控制系统.GE Fanuc系列90-70 PLC在加热炉自动控制系统中的应用.系列90-70 PLC在宝钢初轧生产线改造中的应用.GE Fanuc产品在带钢热连轧自动化系统中的应用实例.GE Fanuc系列90-30 PLC在ACCU轧机中的应用.GE Fanuc的RX7i在济钢1700的应用.GE Fanuc PACSystems 在邯郸、津西钢厂的应用.济源钢铁公司高速线材工程主轧线自动控制系统.攀钢热轧板厂精整线上料装置及纵切机组技术改造.武钢棒材厂轧钢过程控制系统.HanJin Ste
3、el Project Application Note.目 录07131721232731394349515357616567737983879193其 它BaoGang Project In China 2003.GE Fanuc iFIX 软件在钢铁行业中的应用.Proficy Historian在邯钢集团全厂实时生产信息系统中的应用.利用iFIX 完成对 TRT 发电项目操作站的设计与制作.Proficy Historian在钢铁厂过程管理系统中的应用.鞍钢集团新钢铁公司无缝钢管厂AG 机组改造工程.宝钢全氢罩式炉国产化改造实验项目.GE Fanuc Proficy智能工厂生产性能管理系
4、统在莱钢自动化部实时生产信息管理系统的应用.GE Fanuc Proficy智能工厂生产性能管理系统在南京钢铁集团炼铁新厂的应用.目 录99101105111115123125127131GE FANUC RX7i PLC在炼铁自动化系统中的应用GE Fanuc系列90-70 PLC在高炉汽轮鼓风中的应用GE Fanuc的系列90-70 PLC在重钢1350m3 高炉煤气干法除尘自动化监控系统中的应用宣化钢铁AV40-10型轴流式高炉鼓风机的PLC控制PAC在烧结控制系统中的应用VersaMax在烧结机控制系统中应用天钢1#烧结机控制系统炼铁Iron Making 行业应用成功案例钢铁 7成功
5、案例.炼铁GE FANUC RX7i PLC 在炼铁自动化系统中的应用【摘 要】本文详细介绍了淄博宏达铁厂3#、4#507m3高炉的上料系统、矿槽系统、热风炉系统、高炉本体、煤气净化、综合水泵房全套自动化系统，着重叙述GE FANUC RX7i PLC在实现高炉自动化中的解决方案和全面质量控制方法。【关键词】GE FANUC RX7i 卷扬系统 三电一体化 全面质量控制【Abstract】This application introduced the automation controlling system of hoist system for blast furnace,collecti
6、ng material systemhot-air furnace,blast-furnace stack,coal gas collecting device,integrated bump device.Emphasize to introduce how to use GE FANUC RX7i PLC in blast furnace solution and total quality control.【Keyword】GE FANUC RX7i hoist system Integrated 3-electric-control TQC项目概述淄博宏达铁厂隶属于淄博宏达南金兆集团公
7、司。3#、4#507高炉是该铁厂炼铁项目的二期工程，这两座高炉投产后，宏达铁厂将达到300万吨的年产量。对当地的经济将带来很大的影响，具有深远的社会意义。系统设计特点采用三电（EIC）一体化控制，系统采用集散型 PLC实现分布式网络控制，确保系统运行稳定可靠，实现仪表、电气及自动控制系统的集成控制。PLC之间的通讯采用高效的光纤环网；上位机、PLC之间的通讯采用工业以太网结构，PLC与变频器之间的通讯采用直连的方式，确保系统具有良好的稳定性、可靠性、开放性、高效性。1.2.8 成功案例.炼铁3.在完成基础级自动化的基础上，统一规划二级网络结 构，预留与MES系统的通讯接口。同时在二级系统上实现
8、初步的管理调度功能和初步的资源规划。系统概述淄博宏达钢铁有限公司2507m3高炉PLC系统由10套单独PLC构成，按工艺流程分：3#、4#高炉本体系统，称为PLC31控制系统、PLC41控制系统（本体系统）；3#、4#高炉槽下设备称重与炉顶设备控制系统称为PLC32系统、PLC42系统（炉顶上料系统）；3#、4#高炉热风炉数据采集与阀门控制系统称为PLC33系统、PLC43系统（热风炉系统）；煤气净化系统称为PLC5系统（3#、4#高炉共用此系统）、综合泵房系统称为PLC6系统（3#、4#高炉共用此系统）。所有PLC控制系统通过光纤环网连接在一起。控制功能概述1.高炉本体控制部分 实现高炉本体
9、温度、流量、冷却水压力等检测数据的 报警功能例如：温度报警，在检测超过某一设定值时，进行判断并进行报警功能，如在监控画面闪烁或变色。炉身温度报警示意图：实现高炉炉顶压力的手动/自动调节功能 实现本体参数的实时显示、历史记录、存档对一些高炉重要数据实时采集，显示，并且根据用户的需要进行存档，并可生成趋势记录和参数报表。TI102A200TIA102PIC 104PIK 104LIK 104PT104BPT104APS 104SPPV+ePV值取压操作选择2.高炉槽下上料部分 槽下配料功能高炉槽下设左右两侧各4个烧结矿石称量斗和4个烧结矿仓，右侧还有两个杂矿仓和1个杂矿称量斗，8个烧结矿仓下都有振
10、动筛，筛落小的矿石颗粒，把成品矿下到各自下面的称量斗里，两个杂矿仓下都有振动给料机，两个杂矿仓的矿石经振动给料机下到公用杂矿斗中。两侧的9个矿石称量斗的矿石经过称量后，用胶带机运送经翻板选择到料坑中的左右2个大的矿石中间斗中。8个烧结矿筛筛除的小矿石颗粒经过碎矿皮带运送到碎矿仓，经汽车运送走。焦炭设左右两个焦仓，仓下装有振动筛，焦炭经筛分后，筛除小的焦炭颗粒，合格的块焦，分别直接进入料坑内的左右焦炭称量斗，筛出的小碎焦颗粒通过碎焦皮带机系统送入碎焦仓贮存，等待外运。槽下控制能够根据料单内容实现振筛、给料机、斗闸门、翻板、皮带等的完全自动化逻辑控制。并根据槽下料单的填写内容实现自动称量补偿等计算
11、累计功能：1 开放式槽下料单设定2 槽下振筛的自动启停控制3 槽下称量斗的称量和排料控制4 槽下翻板皮带中间斗的运转控制 主卷上料功能根据槽下和炉顶程序无缝链接实现对料车的上行下行的自动控制，并能够进行完全手动操作，能够对松绳、过卷等故障做出紧急反应，保障料车的安全运行。其主要实现的功能如下：1 料车机旁/集中/计算机操作2 料车的行走曲线控制3 卷扬系统故障保护系统行业应用成功案例钢铁 9成功案例.炼铁4 高炉炉顶自动布料5 高炉炉顶探尺运转控制6 高炉料罐自动装料过程7 开放式高炉炉顶料单3.热风炉系统PLC控制系统主要是实现三座热风炉的燃烧、焖炉、送风等三个状态的转换，以及实现三座热风炉
12、状态转换时的相互联锁。保障热风炉的送风温度和风量，促进高炉炼铁的顺利进行。阀门控制关系及联锁热风炉的工作状态有燃烧、焖炉、送风三种状态，状态的转换靠控制各阀门的动作，其受控阀门及三种状态对应的阀门状态符合工艺要求。工作制度热风炉有以下三种工作制：两烧一送，两送一烧，一烧一送，详见下图。两烧一送工作制两送一烧工作制一送一烧工作制送风 燃烧 空格焖炉附图1 槽下工艺流程炉别工 作 状 态1#2#3#OOOOOOOOOOOOOOOOOOXXXXXXXXX炉别工 作 状 态1#2#3#XXXXXXXXXXXXXXXXXXOOOOOOOOO炉别工 作 状 态1#2#3#OOOOOOOOOOXXXXXXX
13、XX10 成功案例.炼铁序号 名称 型号 单位 数量1 CPU主机架 IC698CHS017 块 12 CPU模块 IC698CPUE010 块 13 电源模块 IC698PSA100 块 14 备用电池 IC698ACC701 包 15 总线控制器 IC697BEM731 个 16 机架风扇组件 IC697ACC724 个 27 终端电阻 IC660BLM506 个 28 网络接口模块 IC200GBI001 块 69 网络接口模块底座 IC200CHS006 块 610 开关量输入模板 IC200MDL241 块 211 开关量输出模板 IC200MDL742 块 112 模拟量输入模板（
14、热电偶）IC200ALG630 块 1613 热电偶模块底座 IC200CHS003 块 1614 热电偶模块补偿端子 IC200CHS014 块 1615 热电偶模块连接电缆 IC200CBL120 块 1616 模拟量输入模板（热电阻）IC200ALG620 块 1717 模拟量输入模板 IC200ALG260 块 718 模拟量输出模块 IC200ALG320 块 219 电源 IC200PWR102 块 1020 辅助电源底座 IC200PWB001 块 421 I/O机架 IC200CHS022 块 3222 直流稳压电源 6EP1 336-2BA00 个 223 工控机 研华 IP
15、C610 台 224 显示器 SAMSUNG 液晶20”台 2附表一：高炉本体配置两烧一送及两送一烧工作制为热风炉正常工作制，这种工作制换炉次数少，从而风量及风温稳定；一烧一送工作制为非正常工作制，换炉频繁，容易造成风量及风温波动，实际生产中应尽量采用正常工作制。无论是正常工作制或非正常工作制在发出送风换炉时，操作上必须先将燃烧的热风炉转送风后，才能将送风的热风炉转燃烧。注：送风与燃烧之间的转换均须先转焖炉。一般采取两烧一送的模式。综合功能实现三座热风炉的相互联锁，促进高炉的稳定生产，主要是冷风联锁功能。并通过工艺参数的设定，保障热风炉燃烧制度的实现。实现热风炉状态转换的阀门联锁和自动开关，达
16、到能够实现计算机手动/半自动换炉的目的，在设备条件、工艺调件达到要求的时候能够实现自动换炉。对煤气总管压力调节阀、空气总管压力调节阀、煤气支管调节阀、空气支管调节阀能够进行计算机手动操作，在设备条件达到的情况下，能够进行自动调节。对一些重要的参数实现报警功能。比如煤气总管压力、空气总管压力、拱顶温度、烟道温度等。对拱顶温度、烟道温度、煤气总管压力、空气总管压力等重要参数有实时和历史的趋势显示，并实现重要参数的报表打印。4.全面质量控制全面质量管理的首要目标是满足客户的要求，最好的不一定是最适合的。为实现这一过程，我们以不断的优化和更改高炉控制过程为基本方法，充分协调包括设备、人员、材料在内的各
17、种资源，采用整体协调的设计思想来实现这一目标。技术解决方案1.解决方案根据我公司高炉施工经验，并结合宏达集团要求拟整套控制系统采用美国GE公司新推出的PAC RX7i系列控制器和高速现场总线以及分布式I/O模块，技术解决方案如下。采用美国GE公司PAC RX7i系列CPE010，通过高速现场总线GENIUS总线实现与分布式VersaMax模块连接。PLC系统I/O余量不小于15%。以高炉本体为例：见附表一。行业应用成功案例钢铁 11成功案例.炼铁序号 名称 型号 单位 数量25 微机桌椅 套 226 以太网卡 3com3C905 块 227 UPS 6KVA 台 12.主机架（主站）选型标准机
18、架：（型号IC698CHS017）17槽，后安装，支持早期系列90-70产品，保护用户投资。CPU模块：（型号IC698CPE010）10M内存，INTEL赛扬处理器，运行速度300MHZ，100 MHZ内存总线，内建10/100M以太网接口和3个串行接口用于系统诊断。电 源 模 块：（型 号 I C 6 9 8 P S A 1 0 0），宽 电 压 适 应（90-260V），大容量，具有过压过流保护。机架风扇组件：（型号IC697ACC724）用于机架系统散热。后备锂电池：（型号IC698ACC701）在系统断电情况下可使用6个月。智能总线控制器GBC：（型号IC697BEM731）用于和分
19、布式I/O模块通讯，支持32个从站，通讯距离远，最大可达2300米，支持冗余总线。3.分布式I/O模块（从站）选自选型配置如下：电源模块：（型号IC200PWR102）具有短路和过载保护，既能做主供电电源，也能作为辅助供电电源。网络接口单元：（型号 IC200GBI001）用于从站和主站之间的通讯，支持网络冗余，端子连接。模块底座：（型号IC200CHS022）紧凑式盒式接线端子I/0底座。通讯模块底座：（型号IC200CHS006）为现场总线通讯模块提供机架，底板通讯。开关量输入模块：（型号IC200MDL650/241）32/16点输入，支持带电热插拔，每回路均有LED指示灯，同时还有显示
20、模块本身电源状态和外部电源状态的指示灯。开关量输出模块：（型号IC200MDL742）32点晶体管输出，支持带电热插拔，响应时间短，16点一组，2 组隔离。模拟量输入模块：（型号IC200ALG230）4点输入，12位分辨率，支持带电热插拔。模拟量输出模块：（型号IC200ALG320）4路输出，12位分辨率，支持带电热插拔。4.上位机选型配置根据实际需要选用14台上位机做监控站，选一台笔记本作编程器。采用研华工控机，P4处理器2.8G，内存512M，硬盘80G，3com网卡，液晶显示器20寸；其中：热风炉操作室：2台(2*2)槽下上料操作室：2台(2*2)布袋除尘操作室：1台 综合水泵房：1
21、台 高炉本体：2台(2*2)笔记本选用DELL公司产品作为编程器，配置为：DELL D610/迅驰1.73/512M/60G/康宝/64M显卡/14.1”/232串口。附图2 GE Fanuc PAC RX7i系统网络配置图3#高炉光纤环网PAC RX7iGeniusGeniusGeniusGeniusGeniusGeniusPAC RX7i光纤环网热风炉槽下、炉顶本体综合泵房煤气除尘槽下、炉顶本体4#高炉12 成功案例.炼铁5.网络部分：PLC与PLC之间、PLC与上位机之间采用工业以太网方式，通过多模光纤连接交换机形成光纤环网。网络部件：多模光纤交换机：2对光口，6个RJ45口；采用MOX
22、A工业以太网交换机尾纤：多模尾纤 光纤终端盒多模光纤：2000米工业双绞线：若经过现场需穿管敷设。网络图见附图36.软件部分选型操作系统采用WIN2000 SP4中文版编程软件采用CIMPLICITY ME V5.0版本2套，监控软件采用IFIX3.5（无限点、2套开发版、6套为运行版）。附图3 炉顶工艺画面参考文献1 蒋慰孙、俞金寿过程控制工程2GEFanuc技术功能3 Proficy Machine Edition编程 手册4iFIX基本手册（山东莱芜钢铁集团有限公司自动化部张 峰 王 军）行业应用成功案例钢铁 13成功案例.炼铁GE Fanuc系列90-70 PLC在高炉汽轮鼓风中的应用
23、【摘 要】泰钢利用GE PLC为主导组成的监控系统对高炉风机鼓风系统进行控制，实现了对汽轮机运行参数、风机运行参数、油路系统的监控及整个汽轮鼓风系统的联锁停机保护，从而确保风机的持续可靠的为高炉送风。【关键词】高炉 汽轮鼓风 监控系统山东泰山钢铁集团2002年新上450m3无料钟炉顶高炉。公司为了节约能源，充分利用现有的生产设备，公司决定采用汽轮鼓风。汽轮鼓风系统风机采用陕西鼓风集团生产的AV40轴流风机，利用已有的6000KW汽轮机作为原动力。持续可靠地向高炉鼓风是保证炼铁高质、高产的前提。鼓风系统运行失常、输出风压不稳定就会造成高炉悬料、坐料，严重时还会毁坏高炉本体。为保证鼓风系统的稳定运
24、行，并随时根据高炉工艺生产情况实时调整风压、风量，生产控制系统采用 PLC实现集散控制功能，完成对生产工艺、设备运行参数的监控。对汽轮鼓风系统的控制难点主要包括对风压或风量的闭环控制、风机的防喘振及防逆流控制、汽轮机的速度控制等。要获得以上良好的控制性能首先控制系统要对现场具有实时的跟踪性、快速的反应性，能对现场运行趋势作出正确的调节，这就要求控制器必须具有高速的运算和复杂的逻辑控制功能。系统构成1.系统硬件为保证控制系统的可靠性，控制器采用进口GE Fanuc系列90-70 PLC。GE Fanuc系列90-70 PLC作为控制系统具有以下较好的性能：14 成功案例.炼铁在CPU模块中有两个
25、处理器，其中一个用于模拟量及特殊的控制功能，另一个用于开关量逻辑控制，且CPU具有高速浮点运算功能。系统机架采用标准的VME总线结构，可以安装第三方的标准模块。具备强大的信号处理功能，适于大规模现场控制。高速的数据通讯功能保证监控数据与现场同步性。系统的硬件配置如图1所示：2.控制软件系统监控站软件操作系统安装Windows2000 SP4，相关监控软件采用CIMPLICITY 6.0。两台监控站属于对等站，通过工业以太网与工控PLC相连，共同进行汽轮鼓风过程控制、实时数据的监视、运行参数的历史趋势、重要参数的报警记录、报表打印、手/自动操作方式的选择、报警值、停机值及过程设定值的调整等操作。
26、PLC编程采用Versa软件，支持模块化程序结构，程序根据整个子系统不同的控制对象作成相应子程序功能块，由主程序进行调用。子程序功能块主要包括定风压系统的调节、防喘振系统的调节、数据采集与处理逻辑联锁等。定风压系统的调节：根据高炉工艺生产运行情况，通过监控站画面完成定风压调节手/自动操作方式的选择和所需风压值的设定，模拟量输出模块发出4-20mA的信号控制电液伺服阀，电液伺服阀通过油压来调整风机静叶的开度（21-79），从而实现高炉不同的风压值，控制过程如图2所示。PID调阀执行器P设+Pv-Pv图2 P设、Pv：压力设定植、实际值PSCPUCP通讯模块RTD（4块）AODO AI（3块）DI
27、（2块）Station 1Station 2Printer八口交换机PS：PLC电源 CPU：中央处理器 CP：通讯模块 RTD：热电阻模块AI：模拟量输入模块 AO：模拟量输出模块 DI：数字量输入模块 DO：数字量输出模块Station 1:监控站 1 Station 2:监控站 2 Printer:打印机图1 控制系统硬件组成行业应用成功案例钢铁 15成功案例.炼铁防喘振系统的调节：防喘振系统的调节是通过对防喘阀（在风机的排气侧与大气直接相连）开度的调节来完成的。为了安全起见，防喘阀选择失电全开，控制阀的开度为4-20mA，4mA 为全开，20mA为阀门全关，整个动作过程为快开慢关。在风
28、机安装完毕投入运行之前，由风机安装调试人员和风机生产厂家合作做风机的特性试验和喘振试验，根据喉部差压P与排气压力P的函数关系绘制风机的喘振曲线。在实际运行中，将喘振曲线平行下移10%作为防喘振的报警线，下移5%作为放散线（喘振曲线的调整如图3所示）。当排气压力超过报警线时，系统发出报警信号，操作人员可以进行手动调节；当排气压力值超过放散值时，防喘振调节系统可自动控制，放散阀按一定的角度打开，使工况点回到放散线以下运行，若工况继续恶化，放散阀失电全部打开。防喘振调节系统如图4所示。逻辑联锁包括汽轮鼓风系统的启动条件、油站系统、汽机疏水调节系统双泵之间主备切换、备泵的投入/切除控制、汽机盘车的自动
29、运行、轴振动、轴位移、喘振等引起的报警及停机保护等。上位机主要监控画面有：启动条件，停机保护，机组轴系，喘振曲线，油路系统，历史趋势，报警记录，报表打印等。1 启动条件：每次开机前判断是否具备开机条件。2 停机保护：显示每次事故停机的原因，根据现场实际情况可对一些停机保护进行投入或切除。3 汽机、风机系统工艺流程图及动态数据显示，操作人员可进行监视与调整 运行参数。4 机组轴系：显示汽机、风机轴系振动、位移、温度等参数。5 喘振曲线：显示当前风机运行的工况点与喘振曲线的相对位置，判断风机 是否运行在安全区域。6 油路系统：主要监控动力油站和润滑油站的运行参数。7 历史趋势：对重要参数如排气压力
30、、风机轴位移等进行归档记录。8 报警记录：根据报警设定值对运行过程中出现的异常情况进行声光报警，直至人工按下复位按钮。9 报表打印：可随时进行数据报表打印。系统的作用及功能1.汽轮机运行的各种参数集中监控汽轮机主体轴振动、轴位移、轴承温度、汽轮机各点润滑油进油压力、进油温度、回油压力、回油温度等参数进行集中监视、归档、记录并根据设定值进行报警。汽轮机疏水系统的调节包括新汽压力的调整、蒸汽温度的监视及热井液位、PP123图3 喘振曲线的调整1：实测喘振曲线2：放散线3：报警线PPTT+tPP=f（P）放散系数SP1+PIDPV2-气动调节阀压力检测图4 防喘振调节系统P：进风差压 t：进风温度
31、T：绝对温度 P：补偿后的差压 SP1：函数计算后对应的设定压力PV1：实测出口压力SP2：防喘阀开度计算值PV2：实测防喘阀开度 16 成功案例.炼铁凝结水泵、出口调节阀的控制。盘车的自动控制。汽轮机进汽速关阀的控制、汽机速度的监视。2.风机运行参数的集中监控对风机进气压力、进气温度、排气压力、排气温度、风机轴向位移、轴振动、轴温度等参数监控。对风压控制 定风压控制是高炉鼓风控制的主要部分，需根据高炉工艺运行情况随时调整风机排气压力。主要通过对电液伺服阀的控制来完成对静叶开度的调整，以达到对风压的调整。风机防喘振的调节 喘振会造成鼓风系统的破坏，严重影响了高炉的运行，必须设置功能齐全的防喘振
32、调节功能。3.油路系统的监控整个油路循环系统是汽轮鼓风运行的前提。油路监控主要包括对动力油站和润滑油站的监控，并根据出口油压来设置油压联锁。4.整个汽轮鼓风系统的联锁停机保护当发生危及鼓风系统安全运行的故障，如汽机或风机轴的位移过大、轴承温度超高、工况运行超出喘振曲线安全区域等情况并持续时，必须进行灵敏可靠的停机保护。自2003年初投入运行以来，该监控系统实现了对鼓风系统整个生产工艺流程的实时数据提取，自动进行数据计算，并根据情况可以自动、或人工手动对现场设备进行控制，并实现了自动与手动的无扰切换，保证了系统运行稳定可靠，操作灵活方便，保护快速灵敏，为向高炉持续可靠的供风奠定了基础，年创造经济
33、效益达2000万元。（山东泰山钢铁集团有限公司 自动化部 李涛）行业应用成功案例钢铁 17成功案例.炼铁GE Fanuc的系列90-70 PLC在重钢1350m3 高炉煤气干法除尘自动化监控系统中的应用【摘 要】介绍了可编程控制器（GE Fanuc的系列90-70 PLC）和自动化仪表在重钢1350m3 高炉煤气干法除尘自动化监控系统中的应用，以及工控组态软件 iFIX作为一种标准的人机界面（HMI）被用于大型高炉煤气干法除尘工业生产的动态过程。【关键词】可编程控制器（PLC）iFIX组态软件 干法除尘 监控系统【Abstract】In this paper,we discuss the ap
34、plication of Programmable Logic Controller（GE Fanuc series 90-70 PLC）in the process monitoring and control for CHONGGANG 1350m3 blast furnace dry de-dusting system.The PLC are mainly utilized for collecting process data as well as realizing autocontrolling of field mechanism.In addition,iFIX configu
35、ration software with Human-Machine Interface（HMI）is used to monitor the dynamical industrial process.【Keywords】PLC iFIX configuration software de-dusting system Monitoring and Control引言经过北京首钢设计院一年多的精心设计与精心施工，重钢1350m3高炉（以下简称重钢高炉）于2006 年3月16日顺利出铁，为重钢实现年产300万吨钢的目标立下汗马功劳。18 成功案例.炼铁重钢高炉煤气除尘系统采用全干法布袋除尘系统,
36、这在国内甚至国际上都属于领先水平。重钢高炉产生的煤气量正常为267000Nm3/h，最大为290000Nm3/h，由于重钢高炉煤气产生量大，含尘量相应增多，除尘箱体也相应增加到12个，两列布置（预留两个除尘箱体的框架）。重钢高炉煤气干法除尘自动化控制系统的设备性能和自动控制的好坏，将直接影响重钢高炉工程干法除尘的效果。本文重点介绍了重钢高炉煤气干法除尘自动化控制系统的硬件、软件和自动化监控系统的优化设计，以及在以往的大型高炉煤气干法除尘的实际生产中遇到的一些问题及相应的解决方案。自动化控制系统硬件重钢高炉煤气干法除尘系统要求采用具有高性能、高可靠性并经济实用的可编程控制器（PLC）进行控制。重
37、钢高炉煤气干法除尘自动化控制系统 PLC 选用 GE Fanuc自动化系列90-70可编程控制器，其硬件结构紧凑。PLC主机架选用9槽结构，远程I/O机架为9槽和17槽结构，CPU选用IC697CPX782模块，PLC主机架与扩展机架采用远程I/O接口模块连接。本系统共有1个主机架和9个远程I/O机架，分别安装在5台PLC柜中。PLC与上位工控机采用标准工业以太网连接。上位系统共有2台工控机，放在重钢高炉煤气干法除尘控制室，用于系统监控。其结构示意如图1：图1 重钢高炉煤气干法除尘自动化监控系统结构示意图I/O模块I/O模块5#PLCI/O模块I/O模块4#PLCI/O模块I/O模块3#PLC
38、I/O模块I/O模块2#PLC主机架底版I/O模块1#PLC打印机重钢高炉煤气干法除尘控制室自动化控制系统软件和上位组态软件的设计重钢高炉煤气干法除尘自动化控制系统的上位操作系统软件选用Windows 2000 Professional中文版操作系统。上位组态软件选用iFIX 3.0无限点中文版，通过上位组态软件，不但可以画出逼真的图形，还能将现场数据快速显示在屏幕上；它可以通过CRT上的按钮来取代真正的按钮完成对现场设备的操作；它能将数据库的数据按时间存放在数据文件里供历史趋势文件调用显示，这样就能把几小时、几天甚至几个月前的数据用数据曲线的形式展示给用户，以便分析事故和改进工艺。系统选用的
39、编程软件IC646MPP101 CIMPLICITY ME专业版具有以下功能：可适用于多种外围编程工具，支持多种操作系统平台：Windows NT/2000等。符合IEC 1131-3 标准的多种编程模式。给PLC系统注释，规定系统中每个模块和CPU的特性。软件具有四级保护口令，可防止他人的误操作等功能。因此，Windows 2000 Professional、iFIX和IC646MPP101软件和PLC共同完成了对重钢高炉煤气干法除尘系统的自动监控任务。自动化控制系统重钢高炉煤气干法除尘工程包括布袋除尘系统和卸灰系统，其工艺流程如19页图 2。自动化控制系统是工程最重要的组成部分之一，该系统
40、设备包括5个PLC柜，1个含尘量在线监测柜，38个气动阀门的机旁操作箱及各种检测设备等。1.脉冲反吹控制系统是布袋除尘系统的关键，该系统共有12个布袋除尘箱，每个箱体有15个脉冲阀，脉冲阀的操作有两种方式，程序上均可设定。定压差操作：脉冲阀按荒、净煤气总管差压值（2.5-4kPa）启动。定时操作：按时间操作，定时操作的时间可根据生产实际情况进行调整。以上设定后可由PLC自动完成，每个箱体依次进行，在自动运行中，除人工选择的箱体外，其它箱体依次完成自动反吹操作。反吹自动运转程序：电源接通后，第一个脉冲阀启动，向一排滤袋喷射氮气，完成一排滤袋的反吹清灰，第一个行业应用成功案例钢铁 19成功案例.炼
41、铁脉冲阀喷吹后5-20s（时间间隔可调）第二个脉冲阀动作，直到一个箱体的15个脉冲阀全部动作。完成一个箱体的反吹工作，再进行第二个箱体的反吹工作，反吹的程序与第一个箱体相同。反吹又分在线反吹和离线反吹两种方法。如果除尘器箱体进、出口蝶阀打开，煤气在流动状态逐排反吹，直到15排滤袋反吹完毕，转至下一个箱体，称为在线反吹；箱体反吹前按程序关闭进、出口蝶阀，切断煤气实行反吹，反吹完毕再打开蝶阀，称为离线反吹。2.卸灰系统通过对1个DN150电动球阀，12个DN300放灰阀，12个DN80球阀和24个仓壁振动器的控制，实现干法除尘系统的自动卸灰。当除尘器箱体的灰位达到高灰位时开始卸灰，当达到低灰位时停
42、止卸灰，其程序如下：打开DN150氮气电动球阀 打开DN80气动球阀 打开DN300气动卸灰阀 开启仓壁振动器关闭时反向操作。每次只能操作一个箱体，如果运行中有2个或2个以上的箱体同时到达高灰位，这时需要人工干预选择，保证同一时间只能对一个或二个箱体进行卸灰，防止灰量过大，堵塞输灰管道。布袋除尘灰由气力输送至大灰仓，如果用净煤气输灰，煤气经大灰仓净化后进入低压煤气管网；如果以氮气输灰，氮气经大灰仓净化后放散，大灰仓的灰由罐车运输。3.重钢高炉煤气干法除尘上位监控系统本系统有除尘器本体画面、大灰仓画面、历史曲线画面、系统报警及高炉指令画面等，各个画面可以自由切换。所有重要的测量参数有自动记录曲线
43、，并有历史记录。为了保证重钢高炉煤气干法除尘自动化控制系统的安全和可靠，本系统采取了如下措施：接地电阻小于1欧姆；开关量输入输出用中间继电器隔离；模拟量输入加配电器隔离；使用UPS电源，系统掉电后可保证15分钟自动供电。重力除尘器荒煤气布袋除尘器净煤气总管厂区管网干法灰DN300球阀DN300卸灰阀DN80球阀输灰管大灰仓DN300球阀加湿机汽车图2 重钢高炉煤气干法除尘工艺流程图PLC系统还具有标准的以太网接口，通过交换机可实现PLC与上位机之间的数据通讯，上位机还可以通过以太网与公司管理级及调度室实现远程数据传输，满足重钢公司的整体要求。关键仪表设备的改进含尘量在线监测装置是检验高炉煤气干
44、法除尘效果的重要检测设备，也是保证后续炉顶煤气压差发电（TRT）系统或热风炉系统长期稳定运行的重要设备之一，因此对含尘量在线监测装置的研究与改进是一个重要的课题。重钢高炉煤气干法除尘含尘量在线监测装置的传感器表面采用特殊涂敷材料等，避免了由于高炉煤气中含有水份导致传感器表面粘结灰尘，从而提高了该装置的稳定性。结语重钢1350m3高炉工程的顺利建成，这标志着重钢成为年综合生产能力超过300万吨的重点钢铁企业，按照国际市场评价标准，已经成为规模钢铁企业，具有持续发展能力和抵御风险能力。在环保方面，重钢1350m3高炉采用全干式低压脉冲布袋除尘技术对高炉煤气进行除尘，取代原有湿法除尘系统，并实现全过
45、程的自动监控，取得了明显的社会和经济效益。（北京市石景山路60号北京首钢设计院电气自动化室周为民 任绍峰）20 成功案例.炼铁行业应用成功案例钢铁 21成功案例.炼铁宣化钢铁AV40-10型轴流式高炉鼓风机的PLC控制前言宣化钢铁集团公司第一炼铁厂2号高炉的高炉鼓风机设备采用陕西鼓风机厂生产的AV40-10型轴流压缩机，整个高炉鼓风的控制系统采用美国GE Fanuc公司的GE系列90-30控制系统，本高炉鼓风系统已于2002年 8月份一次开车成功，其自动化投入达100%，经半年多的运行，整个控制系统运行稳定可靠，调节灵敏为宣钢一炼厂的高炉生产提供了充沛的风量，并从节能降耗方面带来了可观的收益。
46、系统结构AV40-10机组控制系统PLC部分采用美国GE Fanuc公司的系列90-30中小型集散控制系统实现机组所需的过程控制逻辑控制，上位监控部分采用GE Fanuc公司的CIMIPLICITY监控软件实现操作监视管理等功能。系 统 结 构 如 图 一 所 示，由 两 台 操作站、G E 9 0-3 0 冗 余 的 控 制 器（IC693CPU364）、GENUIS总线控制器（IC693BEM331）、以太网及 GENUIS NET网、VersaMax I/O模块构成。图1 系统结构图22 成功案例.炼铁系统功能由系列90-30和VersaMax构成的系统主要完成以下功能：防喘振控制 定风
47、量/定风压控制 机组启动控制 紧急停机控制图2 防喘监视图 逆流保护及安全运行控制 润滑油系统控制 动力油系统控制 机组轴系监测及报警1.防喘振控制喘振是透平机械的固有特性，喘振是压缩机机内的气流在低流量的条件下，在叶片上产生气流脱离而成的脉动流，并与出口管网的气容和气阻之间形成的振荡现象。轴流压缩机发生的喘振危害远远大于其它类型压缩机，因此设置了防喘振控制系统。一旦轴流压缩机进入喘振工况，打开放空阀某一角度，使轴流压缩机迅速离开喘振工况。如图2所示，根据宣钢现场的工艺要求，防喘振线与喘振线之间的距离可在5%-10%之间调整。2.定风量/定风压控制AV40型轴流压缩机在转速恒定时，利用改变静叶
48、开度达到调节排气流量和压力，或者固定静叶某一角度，利用改变汽机转速来达到所需的风量和压力。为了灵活操作，在PLC内部设置了“流量/压力选择开关”，可以按高炉实际生产工况的需要选择回路为定风量调节或定压力调节。3.机组启动条件的控制程序设置启动条件联锁控制系统的目的就是为了保证机组安全正常的开机。只有当所需条件全部满足后，系统才发出“允许启动”的信号，否则开机操作无效。4.紧急停机控制程序在机组运行过程中，若发生诸如润滑油压力过低、风机轴位移过大、持续逆流等事故均为机组重故障，为了防止事故进一步扩大和保证整个机组的安全，必须紧急停机。5.逆流保护及安全运行的控制 逆流保护是压缩机最为重要的保护，
49、当防喘振系统不能有效地调节，从而设置了“防逆流保护系统”。逆流系统由“三级”保护组成：第一级：有逆流信号出现，不论时间长短，在产生“喘振”声光报警的同时，计数器计下一次“喘振”，这时实际上应由防喘振调节系统起保护调节作用。第二级：若逆流信号持续T1秒，或在T2时间内又出现第二次逆流信号，则机组进入“安全运行”。并有“逆流”的声光报警。“安全运行”是实现压缩机不停机的自我保护措施。使放空阀快速全开，逆止阀强行关闭。静叶退回，使风量减小，风压降低。第三级：在进入自保后的T3秒内，若逆流信号仍不消失，则进入“紧急停机”状态。6.油系统控制动力油油泵控制（润滑油油泵及冷凝泵控制与动力油油泵类似）：动力
50、油油泵设置两台泵，互为备用，通过开关（DCS软键或电控盘操作开关）可选择其中之一作为主泵，则另一台即为备泵。当动力油压低或主油泵故障时，备泵自动启动，补充油压的不足。当油压正常、主油泵运行正常后，可选择地停其中一台泵，并且将其切换到备用状态。结束语此套由GE Fanuc系列90-30+VersaMax 实现的高炉鼓风控制系统技术先进，安全可靠。为宣钢的高炉生产提供了充沛的风量，使高炉产量得到显著的提高，并从节能降耗方面为企业带来可观收效。AV40-10对高炉供风，由于风量、风压明显提高，使高炉发生生铁产量增加和吨铁鼓风耗量的减少，这对降低生铁鼓风成本无疑也是相当可观的经济效果。（西安蓝海公司）