寶鋼一期煤處理控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析

劉 爽，張立福

（上海市寶山區(qū)寶山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠，上海 201900）

寶鋼一期煤處理改造項(xiàng)目主要對(duì)煤處理系統(tǒng)改造，將原來使用超過20年的日本三菱控制系升級(jí)，采用羅克韋爾公司的AB控制平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制。采用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器冗余以及通訊網(wǎng)絡(luò)的冗余（冗余以太網(wǎng)總線）來實(shí)現(xiàn)和保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行和控制以及容錯(cuò)處理的功能。文章主要闡述煤處理控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)中的流程運(yùn)轉(zhuǎn)控制、配比運(yùn)轉(zhuǎn)控制等難點(diǎn)問題。

1 煤處理流程運(yùn)轉(zhuǎn)控制

煤處理系統(tǒng)配合槽分為A、B、C和D四列，每列5臺(tái)定量切出裝置。彼此可以兩兩組合作為起點(diǎn)可分別向焦?fàn)t煤塔、成型煤原料槽和煤調(diào)濕供煤。根據(jù)預(yù)先選定的流程按照順序依次從下游往上游起動(dòng)。流程起動(dòng)完成后，根據(jù)預(yù)定的配合比控制定量切出裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)速度；當(dāng)實(shí)績配比與設(shè)定配比有偏差時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)差計(jì)算，調(diào)整定量切出裝置運(yùn)轉(zhuǎn)速度。流程的控制方式分CPU方式和PLC聯(lián)動(dòng)方式。CPU方式時(shí)，流程控制指令根據(jù)L2設(shè)定數(shù)據(jù)判斷得出；PLC聯(lián)動(dòng)方式時(shí)，流程控制指令根據(jù)L1HMI的設(shè)定數(shù)據(jù)得出。

1.1 流程控制程序結(jié)構(gòu)

煤處理系統(tǒng)PLC，既作為流程控制也用作設(shè)備控制。順序控制流程共25條。擬采用模塊化程序設(shè)計(jì)方式，根據(jù)工藝要求和流程類別，將流程劃分為子塊，設(shè)計(jì)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)功能塊，對(duì)于不同的流程，調(diào)用相應(yīng)功能塊，通過連接塊將這些相關(guān)功能塊連接起來則構(gòu)成所需流程。另相關(guān)流程間必須連鎖控制，以免流程沖突，流程沖突判斷功能在HMI顯示。

流程控制程序包括輸入信號(hào)處理、流程處理和輸出信號(hào)處理三大部分，下面進(jìn)行說明：輸入信號(hào)處理：程序首先對(duì)來自HMI的操作信號(hào)、PLC設(shè)備控制功能傳來的現(xiàn)場設(shè)備信號(hào)進(jìn)行必要的處理，以便用于流程處理程序。流程處理：根據(jù)HMI所選擇的起點(diǎn)、終點(diǎn)、中間點(diǎn)，調(diào)用相應(yīng)的流程塊，進(jìn)行流程合理性判斷后，然后順序啟動(dòng)。輸出信號(hào)處理：根據(jù)流程控制的輸出結(jié)果，進(jìn)行設(shè)備控制，最后輸出信號(hào)控制。

1.2 流程處理

流程由皮帶機(jī)、電動(dòng)翻板、可逆移動(dòng)皮帶機(jī)、卸料小車等設(shè)備組成。根據(jù)這些設(shè)備在流程中的相互關(guān)系，將它們歸屬于不同的流程塊，這些流程塊之間具有相對(duì)獨(dú)立性。通過鏈接這些塊就可構(gòu)成一個(gè)完整的流程。流程的順起、順停、齊停和切換本質(zhì)上是各流程塊不同次序的啟動(dòng)或停止。程序中在接收到正確的流程控制指令后，則將其轉(zhuǎn)換為選中流程塊的啟動(dòng)、停止或齊停指令。

①順序啟動(dòng)：系統(tǒng)的順序啟動(dòng)需要以下條件：入槽選擇→起點(diǎn)選擇→中間點(diǎn)選擇→終點(diǎn)選擇→粉碎機(jī)選擇→粉碎機(jī)與起點(diǎn)配合選擇→定量切出裝置與起點(diǎn)配合選擇→定量切出裝置配比正確→系統(tǒng)內(nèi)連動(dòng)設(shè)備屬于連動(dòng)狀態(tài)→系統(tǒng)內(nèi)連動(dòng)設(shè)備無重故障→在以上條件均確認(rèn)好后，系統(tǒng)具備順序啟動(dòng)條件。HMI選擇開關(guān)“PLCCPU”選擇“PLC”時(shí)，由操作員在HMI起動(dòng)操作開關(guān)“開始”，結(jié)果送入PLC。HMI選擇開關(guān)“PLCCPU”選擇“CPU”時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)L2下發(fā)的計(jì)劃依次啟動(dòng)相應(yīng)流程。PLC收到順序啟動(dòng)的指令后，根據(jù)所選的流程，順序啟動(dòng)該流程所需的流程塊，系統(tǒng)處于起動(dòng)中。該流程內(nèi)全部設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)后，完成起動(dòng)過程，系統(tǒng)處于運(yùn)轉(zhuǎn)中。

②順序停止：HMI選擇開關(guān)“PLCCPU”選擇“PLC”時(shí)，由操作員操作HMI上系統(tǒng)順序停止操作開關(guān)“順序停止”。結(jié)果送入PLC。HMI選擇開關(guān)“PLCCPU”選擇“CPU”時(shí)，根據(jù)L2下發(fā)的計(jì)劃，在流程切換時(shí)執(zhí)行順序停止命令。系統(tǒng)順序停止命令發(fā)出后，起點(diǎn)停止給料，被選擇的系統(tǒng)處于順序停止中。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備經(jīng)過一段時(shí)間凈化后，完成順序停止過程。

③一齊停止：在HMI上設(shè)有系統(tǒng)一齊停止操作開關(guān)“一齊停止”。一齊停止由操作員在HMI上設(shè)定，結(jié)果送入PLC。一齊停止命令發(fā)出后，流程內(nèi)設(shè)備（二次粉碎機(jī)設(shè)備除外）一齊停止，系統(tǒng)處于停止中。

④非常停止：中央非常停止全系統(tǒng)連動(dòng)設(shè)備停止，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)表示消去。機(jī)側(cè)非常停止，全系統(tǒng)連動(dòng)設(shè)備停止，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)表示消去。該設(shè)備表示故障。非常停止處理，停止連動(dòng)設(shè)備。取消系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

1.3 設(shè)備控制

各流程塊內(nèi)的設(shè)備根據(jù)所屬塊的啟動(dòng)、停止信號(hào)、設(shè)備狀態(tài)（由設(shè)備控制提供）及相關(guān)設(shè)備的連鎖得出其起、停信號(hào)并發(fā)送給設(shè)備控制。非連動(dòng)中控可操作設(shè)備則根據(jù)生產(chǎn)要求進(jìn)行起?？刂?。

2 原料配合比的設(shè)定

2.1 配合比計(jì)劃輸入

①操作人員在HMI上輸入各槽配比及水分率，全體濕量煤切出速度。②操作輸入配合比完成后，系統(tǒng)進(jìn)行配合比計(jì)算。符號(hào)說明：Wt-全體濕量切出速度T/H；Hi-各槽水分率；Ci-各槽配合比；Wi-各槽設(shè)定切出速度T/H；Dt-全體干量切出速度T/H。③配比檢查，配比設(shè)定滿足如下要求：（配比設(shè)定不滿足要求時(shí)，在HMI上報(bào)警）。④定量切出裝置動(dòng)作檢查對(duì)指定的定量切出裝置進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)可能性檢查，當(dāng)定量切出裝置可以運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)定配合比。⑤配合比設(shè)定。首先畫面上選擇配比種類，然后計(jì)算各槽定量切出裝置切出速度，再進(jìn)行配比異常檢查。配比異常時(shí)，在HMI上報(bào)警。

2.2 配比異常

指定的定量切出裝置切出每運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，對(duì)該原料配比進(jìn)行配比檢查。滿足下面條件時(shí)，配合比正常（常數(shù)為10%）。如不滿足，就為配比異常，當(dāng)配比異常持續(xù)3min后，停止對(duì)應(yīng)配比的所有定量切出裝置。

2.3 自動(dòng)補(bǔ)差

自動(dòng)補(bǔ)差原則：當(dāng)換班，或者更換配比，即配比百分比發(fā)生變更時(shí)，補(bǔ)差值清零；當(dāng)定量切出裝置中央連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，每隔3分鐘計(jì)算一次補(bǔ)差值；補(bǔ)差限為-5%～+5%。

3 結(jié) 語

寶鋼一期煤處理控制系統(tǒng)改造工程是配合寶鋼一期焦?fàn)t大修項(xiàng)目的工程。由于原系統(tǒng)（日本三菱）已經(jīng)使用超過20年，部分備件已經(jīng)無法購買到，所以必須對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。