PLC的加熱爐儀表控制系統(tǒng)優(yōu)化措施分析

丁超

摘 要：針對加熱爐儀表控制系統(tǒng)應(yīng)用問題，基于PLC提出優(yōu)化措施。為了能夠更好提升加熱爐儀表控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性以及監(jiān)控的實時性，基于加熱爐儀表控制系統(tǒng)運行常見的故障問題，包括鼓風機入風口開度減小問題，改進PLC控制程序?qū)崟r監(jiān)控方法，通過設(shè)置調(diào)節(jié)器的方法，來提高加熱爐運行的穩(wěn)定性，做好爐底水位監(jiān)測工作，以全面提升系統(tǒng)運行效率。

關(guān)鍵詞：加熱爐儀表；控制系統(tǒng)；PLC技術(shù)；調(diào)節(jié)器

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，使得PLC被廣泛的應(yīng)用，即可編程邏輯控制器，也就是可編程存儲器，利用內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行面向用戶的指令，包括邏輯運算與順序控制等，利用數(shù)字或者模擬式輸入（或者輸出），來控制機械設(shè)備或者生產(chǎn)過程。PLC應(yīng)用于加熱爐儀表控制系統(tǒng)，進而實現(xiàn)系統(tǒng)運行控制與監(jiān)測。

1 加熱爐儀表控制系統(tǒng)設(shè)計

加熱爐儀表控制系統(tǒng)構(gòu)成，主要包括DCS上位機系統(tǒng)以及DCS下位機系統(tǒng)。上位機系統(tǒng)主要利用WINCC組態(tài)軟件，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示與監(jiān)控等功能。下位機系統(tǒng)主要是利用PLC，構(gòu)成主站與從站，利用編程軟件。上下位系統(tǒng)主從站利用Profibus2DP現(xiàn)場總線連接?？刂葡到y(tǒng)主要包括爐壓單回路系統(tǒng)與自動換向系統(tǒng)等構(gòu)成。

2 基于PLC的加熱爐儀表控制系統(tǒng)功能

2.1 基于PLC的鼓風機控制系統(tǒng)

加熱爐儀表控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，以鼓風機為例，基于PLC的鼓風機控制系統(tǒng)，其硬件主要包括被控對象、PLC、執(zhí)行器、測量變送單元。在實際運行的過程中，利用基礎(chǔ)檢測變送元件，利用數(shù)據(jù)信號，將數(shù)據(jù)信息傳送給PLC，利用PID回路，為PLC賦予程序，進而構(gòu)成計算機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)智能控制目標?；赑LC的加熱爐鼓風機，具有動態(tài)防喘控制功能。鼓風機性能為非線性曲線，利用溫度傳感器，進行性能檢測，借助壓力變送器與流量變送器等，機組運行存在著安全區(qū)與喘振區(qū)，因此為了確保系統(tǒng)安全運行，需要做好防喘振控制。

2.2 基于PLC的加熱爐儀表控制系統(tǒng)功能

基于PLC的加熱爐儀表控制系統(tǒng)，具有以下功能：①機組狀態(tài)監(jiān)控。利用PLC實時采集機組現(xiàn)場信號，將其轉(zhuǎn)化為工程范圍，進而顯示到負責監(jiān)視的上位機，來實現(xiàn)對機組的全面監(jiān)控。②故障警報。加熱爐儀表控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對機組運行故障監(jiān)測，及時發(fā)出警報，并且做出控制動作，以確?？刂频陌踩耘c智能化。同時還具有聯(lián)鎖保護功能，可以在故障臨界處或者人為誤操作時，做出緊急處理，提升加熱爐儀表控制系統(tǒng)的可靠性以及安全性。③故障分析。加熱爐儀表控制系統(tǒng)可以對現(xiàn)場采集點，以ms級記錄，進而清楚的記錄故障聯(lián)鎖原因，鎖定故障監(jiān)測數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)故障監(jiān)測，提供數(shù)據(jù)支持[1]。

3 加熱爐儀表控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

3.1 基于PLC的加熱爐儀表控制系統(tǒng)概述

基于PLC的某加熱爐儀表控制系統(tǒng)，使用SIMATIC STEP7編程軟件，借助PLC技術(shù)，實現(xiàn)對加熱爐控制，包括爐膛溫度自動化調(diào)節(jié)、流量控制、壓力設(shè)定控制、安全連鎖控制等。基于PLC的加熱爐儀表控制系統(tǒng)，在試運行的過程中，高壓鼓風機存在問題，而且萬能加熱爐爐底抽水系統(tǒng)也存在問題，對此需要進行改進。

3.2 加熱爐備用鼓風機系統(tǒng)問題與優(yōu)化

基于PLC的加熱爐儀表控制系統(tǒng)試運行的過程中，利用PLC控制程序，對1臺電動執(zhí)行器，實施PI調(diào)節(jié)，備用鼓風機入口電動執(zhí)行器，利用HMI中的操作靜止風機按鈕，進行操作模式調(diào)節(jié)，在正常生產(chǎn)的過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)正常控制。若需要啟動備用鼓風機時，則需要混合操作，極易引發(fā)電動執(zhí)行器開度減小，造成加熱爐停爐問題。基于此，采取以下改進措施：在原有的系統(tǒng)基礎(chǔ)上，加設(shè)1套PI調(diào)節(jié)器，利用相同功能；在PLC控制器內(nèi)，加設(shè)新的控制程序，為備用電動執(zhí)行器，提供調(diào)節(jié)控制，實現(xiàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)獨立控制，進而改善基于PLC的加熱爐儀表控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及安全性[2]。

3.3 爐底地坑抽水系統(tǒng)問題與優(yōu)化

基于PLC的加熱爐儀表控制系統(tǒng)，其加熱爐地坑抽水泵原來是利用就地操作箱控制，啟停模式主要分為兩種：①自動抽水模式?；谝何浑姌O檢測點，來確定高位抽水與低位停泵。②手動控制模式。由操作人員，基于現(xiàn)場的實際情況，來啟動水泵或者停止水泵。由于設(shè)備與操作箱主要是安裝在加熱爐爐底，而且液位檢測的可靠性較差，極易發(fā)生水位增高問題，使得液壓管溝與部分機械設(shè)備等，發(fā)生淹沒事故，給設(shè)備運行，造成極大的影響?；诖?，采取以下措施：拆除原有的液位電極檢測設(shè)備，使用投入式液位傳感器，進行液位測量作業(yè)，將測量信號，傳遞給PLC，實現(xiàn)控制；在HMI畫面上，設(shè)置加熱爐地坑水泵系統(tǒng)操作畫面，以實時顯示爐底水位。

3.4 優(yōu)化效果

通過對加熱爐儀表控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，為加熱爐的高壓鼓風機，設(shè)置2臺PI調(diào)節(jié)器，使其能夠具有獨立控制功能，不僅啟用方便，而且能夠解決混合操作功能，而且在實際工作中，并未發(fā)生啟用備用鼓風機造成停爐問題，極大程度上提高了系統(tǒng)生產(chǎn)效率。同時使用高精度液位傳感器，極大程度上提高了爐底液位檢測精度，實時的監(jiān)測水位情況，及時調(diào)節(jié)水位，避免爐底部件發(fā)生水淹沒事故，以此確保設(shè)備能夠安全穩(wěn)定的運行。

4 結(jié)束語

加熱爐儀表控制系統(tǒng)，借助PLC技術(shù)，具有實時控制與故障監(jiān)測等功能，但是在實際工作中，可能會發(fā)生停爐問題與淹沒事故，對此需要做好系統(tǒng)優(yōu)化措施，以確保加熱爐儀表控制系統(tǒng)運行的安全性以及穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]楊莉華.基于PLC的加熱爐儀表控制系統(tǒng)優(yōu)化研究[J].機電工程，2016（08）：1033-1038.