西門(mén)子PLC系統(tǒng)在西南不銹鋼熱連軋退火酸洗段中的應(yīng)用

張金明，倪云濤，李 波

冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院、北京金自天正智能控制股份有限公司成都分公司，四川成都 610041

西門(mén)子PLC系統(tǒng)在西南不銹鋼熱連軋退火酸洗段中的應(yīng)用

張金明，倪云濤，李 波

冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院、北京金自天正智能控制股份有限公司成都分公司，四川成都 610041

本文介紹的是西門(mén)子PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)在熱連軋退火酸洗段應(yīng)用。本文著重闡述了西門(mén)子PLC控制系統(tǒng)在熱連軋退火酸洗段的控制及應(yīng)用過(guò)程，達(dá)到生產(chǎn)自動(dòng)化控制程度設(shè)計(jì)要求。

PLC；溫度調(diào)節(jié)；可靠性；自動(dòng)化

0 引言

西南不銹熱軋連退酸洗段基礎(chǔ)自動(dòng)化PLC控制系統(tǒng)，本著“低投入、多功能、高效益”為前提，遵循可用性、先進(jìn)性、可靠性、可維護(hù)性、安全性及開(kāi)放性的原則，遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，要充分兼顧主體設(shè)備與其他系統(tǒng)對(duì)本系統(tǒng)的需求。注意借鑒相關(guān)工程成功的經(jīng)驗(yàn)，在引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備時(shí)既要堅(jiān)持先進(jìn)、適用、成熟、可靠的原則，又要盡量減少功能冗余。為提高熱軋連退酸洗線產(chǎn)品質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)配置概況

基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)采用西門(mén)子公司最新型PLC S7-300及ET200遠(yuǎn)程站系列產(chǎn)品。SIEMENS S7-300系列產(chǎn)品功能強(qiáng)大，配置靈活，有如下突出特點(diǎn)：

1）高速：在程序執(zhí)行方面，極短的指令執(zhí)行時(shí)間使S7-400在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出；

2）堅(jiān)固：即使在惡劣、不穩(wěn)定的工業(yè)環(huán)境下，全封閉的模板依然可正常工作；無(wú)風(fēng)扇操作降低了安裝費(fèi)用；在運(yùn)行過(guò)程中，模板可插拔；

3）功能完善、強(qiáng)大：允許多CPU配置，功能更強(qiáng)、速度更快。同時(shí)，配有品種齊全的功能模板，充分滿足用戶各種類型的現(xiàn)場(chǎng)需求；

4）強(qiáng)通訊能力：分布式的內(nèi)部總線允許在CPU與中央I/O間進(jìn)行非?？斓耐ㄓ崳琍總線與輸入/輸出模板進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。K總線將大量數(shù)據(jù)傳送到功能 模板和通訊模板。

ET200M是一個(gè)模塊化的I/O站，具有IP20的保護(hù)等級(jí)。它可以采用S7-300可編程控制器的信號(hào)模板和功能模板進(jìn)行擴(kuò)展。由于它可連接的模板范圍很廣，因此，ET200M適合于完成特殊的和復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)。ET200M是PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線上的一個(gè)從站，最大的傳輸速率是12Mbps。

這套PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)一臺(tái)S7-300的CUP，下面掛8個(gè)ET200M I/O遠(yuǎn)程站，系統(tǒng)控制包括：酸洗硫酸段系統(tǒng)、混酸一區(qū)系統(tǒng)、混酸二區(qū)系統(tǒng)、1-4#刷洗系統(tǒng)、新酸站系統(tǒng)、脫氮系統(tǒng)。

2 PLC系統(tǒng)在本項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)的主要控制回路

2.1 換熱器溫度控制

酸洗用的酸溫度將通過(guò)介質(zhì)流經(jīng)一個(gè)換熱器來(lái)調(diào)節(jié)，并且在換熱器出口測(cè)量其溫度。根據(jù)實(shí)際溫度值和指定的設(shè)定值之間的偏差來(lái)給出控制器的輸出，操作對(duì)應(yīng)的控制閥來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入換熱器的蒸汽或者冷卻水的流量，這也是一個(gè)經(jīng)典的PID調(diào)節(jié)方式，換熱器出口酸的溫度控制對(duì)于酸洗的效果有直接的影響，其換熱器工藝決定加熱升溫較慢，1℃需要半小時(shí)，在PID的調(diào)節(jié)下能達(dá)到很好的效果并且能確保生產(chǎn)過(guò)程中溫度的相對(duì)恒定。

2.2 直接加熱的溫度控制（蒸汽噴射）

這里的溫度（例如：沖洗水溫度）將通過(guò)直接蒸汽噴射元件來(lái)調(diào)節(jié)。實(shí)際的溫度由一個(gè)安裝在適當(dāng)位置的 Pt100 熱電阻測(cè)量。根據(jù)實(shí)際溫度值和指定的設(shè)定值之間的偏差來(lái)給出控制器的輸出，操作對(duì)應(yīng)的控制閥來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入噴射孔的蒸汽流量。

2.3 通過(guò)添加脫鹽水控制電導(dǎo)率

使用配備感應(yīng)式電導(dǎo)率探頭的微處理器分析儀表進(jìn)行電導(dǎo)率測(cè)量，電導(dǎo)率（例如：最終清洗段）將通過(guò)控制閥直接添加脫鹽水來(lái)控制。根據(jù)設(shè)定值與實(shí)際過(guò)程變量之間的偏差，對(duì)應(yīng)的控制閥將被連鎖打開(kāi)或者關(guān)閉。

2.4 液位控制

液位計(jì)監(jiān)控罐體液位并限位將用于控制泵或者閥等設(shè)備的動(dòng)作，并且能夠產(chǎn)生足夠的報(bào)警信號(hào)，連鎖控制泵的啟/停、控制罐體的自動(dòng)加料及泵的空抽保護(hù)等一系列的控制。

2.5 流量控制

通過(guò)一個(gè)電磁流量變送器測(cè)量流量來(lái)進(jìn)行流量控制。分配的控制器以脈沖寬度方式控制一個(gè)開(kāi)關(guān)閥或者一臺(tái)添加泵，如配酸控制。

2.6 順序控制

控制系統(tǒng)根據(jù)由連接儀表測(cè)量的或者內(nèi)部計(jì)算的工藝條件控制的開(kāi)關(guān)功能（例如：馬達(dá)的啟停，閥門(mén)的開(kāi)關(guān)，酸洗三段的長(zhǎng)、短酸循環(huán)的切換）。

2.7 脫氮系統(tǒng)控制

使用NOx 分析儀測(cè)量2#排氣系統(tǒng)煙囪中的 NOX含量。這個(gè)Nox 實(shí)測(cè)值反饋給PID 控制器，它將決定噴射到加熱還原爐中的氨氣流量的大小。還原爐通過(guò)一體式的燒嘴控制單元控制的燒嘴加熱。

2.8 燒嘴控制

燒嘴通過(guò)一個(gè)溫度控制回路和燒嘴控制單元進(jìn)行控制。燒嘴控制單元控制燃?xì)夂涂諝饨刂归y、以及點(diǎn)火變壓器和火焰監(jiān)視器的順序動(dòng)作。根據(jù)溫度控制器的輸出信號(hào)，燒嘴的負(fù)荷由一個(gè)燒嘴定位器控制?？?燃比是通過(guò)PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)燃?xì)忾y和空氣閥來(lái)達(dá)到正常燃燒。

2.9 氣路泄漏檢測(cè)

一個(gè)泄漏測(cè)試單元用來(lái)驗(yàn)證燃?xì)饨刂归y的密封性能。這個(gè)測(cè)試單元控制著兩個(gè)氣體截止閥、以及燃?xì)夂涂諝鈮毫﹂_(kāi)關(guān)，使整個(gè)燃燒系統(tǒng)更加安全、可靠。

3 結(jié)論

1）酸洗段PLC自動(dòng)化系統(tǒng)在可用性、先進(jìn)性、可靠性、可維護(hù)性、安全性及開(kāi)放性各方面都達(dá)到設(shè)計(jì)的要求；同時(shí)，作為國(guó)內(nèi)自主設(shè)計(jì)調(diào)式的第一條熱軋連退酸洗線也得到了同行業(yè)的認(rèn)可及好評(píng)；

2）本系統(tǒng)自動(dòng)化水平的較高程度的應(yīng)用，降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，最重要的是提高安全生產(chǎn)保障能力，特別是酸洗段都是在強(qiáng)酸環(huán)境下，更能體現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)操作人員的安全保障能力；

3）本酸洗段自控系統(tǒng)為整條提高熱軋連退酸洗線產(chǎn)品質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)，保證了帶鋼的酸洗質(zhì)量。

[1]鄒正文.化工泵與風(fēng)機(jī)控制[M].成都：四川大學(xué)出版社，1998.

[2]王樹(shù)清.過(guò)程控制工程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[3]吳勤勤.智能儀表設(shè)計(jì)[M].上海：華東理工出版社，2005.

[4]S7-300可編程控制器CPU及模板規(guī)范手冊(cè).德國(guó)西門(mén)子.

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1674-6708（2011）48-0165-02