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PI C控 制技 术 施耐德 P L C在 济钢 A V 一 7 1鼓风机 组控 制 中的应 用 毛伟峰 ，卞新亮 ，朱晓莉 ，韩福建 济 南钢铁 股份 有 限公 司 ，山 东 济 南 2 5 0 0 1 0 [ 摘要] 介 绍高炉鼓风机组 自动控制 系统，并详 细说 明各部 分控 制功 能 的实现 。机 组投 运后运 行状 况 良好 ， 具 有很 高的可借 鉴性 。 关键词 高炉鼓风机自动控制 功能 仪表量 0 引言 1 7 5 0 m3 高炉是济钢 “ 十五 ”发展的重点项 目之一， 而高炉鼓风机是 高炉最重要 的公辅设 施 ，它肩 负着给 1 7 5 0 ms高炉的供风任务。由于高炉系统大量使用了新技 术、新工艺、新设备，因此要求其配套设施必须先进 、可 靠 、自动化程度高，以确保高炉系统的安全生产。 1工艺 系统概况 本鼓风机组包 括轴流 压缩机 、齿 轮箱 、电机三大 部分 还配备了一 台西 门子的变频启 动装置 。辅助系 统有润滑油站、动力油 站、顶升 油泵、盘 车电机 、高 位油箱 、事故油泵等。其工艺控制过程如下 当起动风机 时，先 通过变频启 动装 置 由起 动柜带 动主电机 ，当转速达到 额定 转速 时，运 行柜断路 器闭 合 ，起动柜断路 器断开 ，电机 切换到正 常的工频 运行 状态 ，这时放风阀全开 ，静叶角度为最 小 1 4 。 。操作静 叶释放 ，释放成功后 ，角度变为 2 2 。 ，这时 ，根据高炉 生产要求进行加减风操作 ，风机开始 向高炉送风 。 润滑油系统主要 作用是 ，当风机要 正常运 转 时， 为整 台机组各轴系提供润滑用油 。 动力油系统是为轴 流压缩机 内的伺服 马达提供 高 压油 ，通过高压动力 油驱动伺 服马达运 转来调节 静叶 角度 ，以调节风机 出风量 。 2 系统组成及其配置 2 ． 1 系统 组成 1 7 5 0 m3 高炉鼓风机组 自动控制系统由 1套施耐德昆 腾系列 P L C和 1套 VM6 0 0等设备组成，其中 P L C主要完 成系统的电气控制、逻辑控制 ；VM6 0 0主要完成 风机轴 位移轴振动的仪表量控制 ；设备 的集 中监视与操作通过 HMI 上的 C R T画面进行，两台 HMI互为备用，共享操 作 。与其他系统有关的连锁信号通过通讯 网络相互联系 由于设有变频软启动 ，主电机控制及变频装置通过 电缆 收稿 日期 2 0 0 8 1 2 2 2 作者 简介 毛伟峰 1 9 8 0 ， 工程 师 ； 韩福 建 1 9 7 0 一 ， 高级工程师 。 与 D 二 s系统进行硬连接，连锁信号没有通过通讯网络 。 系统硬件配置如 图 1所示 。 P L C VM 6 【 儿 J 图 1系统配置 2 ． 2 系统 硬 件配 置 本系统 DC S自动化控制系统选用 S c h n e i d e r 公 司的 Qu a n t u m系列 P I C，轴位移轴 振动选用瑞 士 的 VM6 0 0 进行独立测量 、控制 ，并将其测量值在上位机上显示。 2 ． 3 系统 软件 配 置 DC S系统采用 C ONC E P T2 ． 6编程软件 ，运用梯形 逻辑 L D控制及功 能块 F B D相结合 的编 程方式来实现 对各设备的启停和保护 ，利用功能块 F B D强大 的模拟 量处理功能来完成模拟量的采集及处理。 上位监控 软件采用服 务器与 客户机二合 一的 I F I X 3 ． 2 监 控 软 件 ，运 行 在 西 文 WI ND OWS 2 0 0 0平 台 上， HMI 登陆、退出、帮助按钮 ，并赋予操作人员不同的操 作级别 。各类人员根据不同的权限可进行不 同的操作 ， 操作人员权利较小 ，仅能对画面进行浏览操作。 采用通用 TC P ／ I P 以太 网 ，应用层 使用 事实标 准 的 Mo d b u s协 议 。 3 系统主要控制功能的实现 为确保风 机安全运行 ，通过施 耐德昆腾 P L C的数 据采集 、逻辑 控制 、输 出控 制调解 ，机组实 现 了以下 调节及 自动保护功能。 3 ． 1 润滑 油 电动 泵控 制功 能 当润滑油泵投 自动时，通 过 P L C的模 拟量采集模 块 AC 1 0 3 0 0 0 ，将现场采集 的 4 ～2 0 mA 的模 拟信号转 换成工程信号 ，P L C程序 内部实时 比较检测 的润滑油 压瞬时值与设 定值 ，通过 运算 比较 ，由数字量输 出模 块 DRA8 4 0 0 0控制润滑油泵的启停 。当润滑油压 或实 验 回路润滑油压 P0 ． 1 1 MP a时 ，且 2 1 泵运行时 ， 1 2 油泵 自动 停止 ；当润滑 油压 P 0 ． 1 5 MP a ，1 2 泵 运行 时 ，误停 1 2 泵 ，P I C不接 受停机 指令，只能操 作控制柜上的转换开关 ，强制停泵 。 P L C比较实时检测 的润 滑油油箱温度 与液位瞬 时 值及设 定值 ，当润滑 油 箱加 热 器投 自动且 液 位 不低 时 ，若油箱温度 T2 0 ℃，电接 点温度计接点 接通 ， 加热器启动 ；若 油箱 温度 丁8 ． 5 MP a时，且 2 1 泵运行 时，1 2 油 泵停 止；当 P8 ． 5 MP a时，且 1 2 泵运行时，误停 1 2 泵 ，P L C不接受停机指 令，只能操作控制柜上的转换开关，强制停泵 。 当动力油箱加热器投 自动且液位不低时，P L C比较 实时检测的动力油油箱温度与液位瞬时值及设定值 ，若油 箱温度 丁％2 0 ℃，电接点温度计接点接通，加热器启动 ； 若 T4 5 。 ，电接点温度计接点断开，加热器停止。 3 ． 3 流量 调节 功能 根据工艺 要 求 ，主 风机 采 用 等 流 量控 制，通 过 P L C 的逻辑运算 比较其流量调节 器给定值与文丘利管 的实测值 ，将差值信 号通过 昆腾 系列 P L C的模拟量输 出模块 AI O3 3 0 0 0转换成 4 ～2 0 mA标 准信号送给压缩 机静叶可调装置 。静叶通过 曲柄 测定滑块与导 向环的 连接，调节缸 与机壳两侧 的伺 服马达连 接，并 在伺服 马达的作用下做往复运 动 ，从 而通过导 向环、曲柄滑 块带动静叶旋转来调节流量 。 3 ． 4 防喘 振调 节功 能 喘振是透平压缩机的固有属性。为了防止喘振的发 生，通过调试前期实验的方式确定风机 的喘振点 5个， 再参考这 5个点并在范围内下浮以确定风机运行的安全 线、喘振预报线、防喘调解线。在压缩机 出口设置了防 喘振调节阀，根据实测的喘振线标定防喘振阀的放风线 进行防喘振控制。实际操作中根据压缩机喉部差压通过 P L C内部查表功能块确定流量 和出口压力，若实际压力 或流量接近调解线 ，通过控制防喘振阀开度 ，增加风机 出口流量 ，从而保证压缩机在安全 区域 内运行。 c 图 2防喘振曲线 a 调解线 ，通过调节 防喘阀的开度控制风机 的出口压力 ，使工况点尽量按该线 蓝色 运行 ； b 喘振预报线 ，如果 不能将工况点控制在调 解线以内，工况点触及喘振 预报线 黄 色 时 ，控制 系 统将预报喘振状态 ； c 安全运行线 ，如果工况点触及该线 红色 时 ，机组将进入安全运行状态 。 3 ． 5 逆 流保 护功 能 在 主电机运行 、静 叶角度 1 4 。 的情况下 ，若风机 喉部差压过低 P1 k P a ，信号持续 1 s ，系统将发 出 喘振报警信号 ；若 在规定时 间内机组喘振报警信 号仍 存在 ，则发出机组逆流信 号。逆 流保护是 防止 压缩机 喘振的第二步保护措 施 ，若 防喘振系统失灵 ，逆 流保 护可使压缩机迅速进入 安全运行状态 ；若逆 流继续存 在 ，则机组紧急停机。 3 ． 6 安 全运 行功 能 当机组出现非正常情况 ，如机组持续逆流报警时，手 动按下开机画面上的安全运行按钮，系统发出安全运行报 警信号，并进入安全运行状态，这时静叶关闭到 2 2 。 。 4结束语 l ～41 7 5 0 m。高 炉鼓 风机 组现 均 已相继 投产 使 用 ，运行至今状况 良好 ，为济钢年产量达 1 0 0 0万 吨做 出了巨大的贡献 。 责任编辑祝晓艳 上接 第 8页 参考文献 E l i 杨耕 ， 罗应 力 ， 等． 电机与 运动控 制[ M] ． 北京 清华 大 学 出版 社 ， 2 0 0 6 E 2 - 1 永华． 现代 电气控制 及 P L C应 用技 术[ M] ． 第 2 版． 北 京 北京航 空航 天大学出版社 ， 2 0 0 8 1 0 1 w w w ． c h i n a e t ． n e t I 电工技术 [ 3 ] 宋伯生． P L C编程实用指南[ ． 北京 机械．x - ,_ lk 出版社 ， 2 0 0 7 r 4 ] 王树． 变频调速 系统设计 与应用I- M] ． 北京机械 工业 出版 社 ． 2 006 E 5 3 中达 电通股份有 限公 司． D VP ／ T P系列人机 界 面应用技 术手册[ M] ． 2 0 0 8 E 6 3 e e 达电通股份有限公司． D V P - P L C应用技术手 - E M3 ． 2 0 0 8 责任编辑杨正君
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