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2 0 0 9 年第 3 期 总 第 1 3 3期 冶 金 动 力 ME T I L U R G I C A L P O WE R 9 1 施耐德 P L C在济钢 A V - 7 1 鼓风机组控制中的应用 邹瑞强， 朱晓莉， 毛伟峰 济南钢铁集团总公司， 山东济南 2 5 0 1 0 1 【 摘要 】 介绍了济钢 A V 一 7 1 高炉鼓风机组工艺概况及其 自 动控制系统的配置情况， 详细说明了各部分 控制功能的实现， 以及机组投运后的状况。 【 关键词 】 高炉鼓风机； 自 动控制； 功I t ； 仪表量 【 中图分类号】T H 4 4 【 文献标识码】B 【 文章编号】 1 o o 6 6 7 6 4 2 0 0 9 0 3 0 0 9 1 - - 0 3 Ap p l i c a t i o n o f S c h n e i d e r PLC i n Co n t r o l o f AV- 7 1 Bl o we r Un i t Z OU Ru i q i a n g ，Z HU Xi a o - l i ，MAO We i - f e n g J i g a n g G r o u p C o ． ，L t d ． ，J i n a n ，S h a n d o n g 2 5 0 1 0 1 ，C 肋 【 A b s t r a c t ] T h e g e n e r a l s i tu a ti o n o f p r o c e s s f o r A V 一 7 1 b l a s t f u r n a c e b l o w e r u n i t o f J i g a n g Gr o u p C o ． ，L t d a n d c o n fi g u r a t i o n o f t h e a u t o ma t i c c o n t r o l s y s t e m o f t h e u n i t we r e p r e s e n t e d ．R e ali z a t i o n o f v a r i o u s c o n t r o l f u n c t i o n s a n d s t a t e o f t h e u n i t a f t e r c o mmi s s i o n i n g we r e i n t r o d u c e d i n d e t a i l ． 【 K e y w o r d s ] b l a s t f u r n a c e b l o w e r ； a u t o m a t i c c o n t r o l ； f u n c t i o n ； i n s tr u m e n t a m o u n t 1 概述 近年来， 随着产业信息技术的飞速发展， 为保证 生产稳定、 提高工作效率、 减少人为失误 ， P L C及其 网络自动化控制技术已广泛应用于各个生产环节。 1 7 5 0 高炉鼓风机系统采用计算机集中控制系统对 鼓风机的各个运行参数进行集中监控 ， 及时调整各 项工艺参数， 保证整个系统的可靠、 稳定运行。 1 7 5 0 m 3 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高炉的供风任务。由于高炉系统整体大 量使用新技术、 新工艺、 新设备， 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。 2 工艺系统概况 本鼓风机组包括轴流压缩机、 齿轮箱、 电动机三 大部分 其中， 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 。 度， 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， 以达到调节风机出风量的目的。 3系统组成及 其配置 3 ． 1 系统组成 1 7 5 0 m 3 高炉鼓风机组 自 动控制系统由一套施 奈德昆腾系列 P L C和一套 V M 6 0 0 等设备组成， 其 中P L C主要完成系统的电气控制、控制逻辑的实 现； V M 6 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 H M I 上的 C R T画 面进行， 两台H M I 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与 D C 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 冶 金 动 力 M E T A L L U R G I C A L P O WE R 2 0 0 9 年第 3 期 总 第 1 3 3期 图 1系统配置 3 ． 1 ． 2 系统硬件配置 本系统 D C S自动化控制系统选用 S c h n e i d e r 公 司的 Q u a n t u m系列 P L C． 轴位移轴振动选用瑞士进 口的V M 6 0 0 进行独立测量、 控制 ． 并将其、狈 0 量值在 上位机上显示 。 3 ． 1 - 3 系统软件配置 D C S系统采用 C 0 N C E P r I ’2 ． 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 实现对各设备的起停和保护， 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 N D O WS 2 0 0 0 平台 上，H MI 登录、 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以有权 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 T C P ／ I P以太网，应用层使用事实标 准的 Mo d b u s协议。 4 系统主要控制功能的实现 为确保风机安全运行 。 通过施奈德昆腾 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 4 ． 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 A C 1 0 3 0 0 0 ， 将 现场采集来的4 ～ 2 0 m A的模拟信号转换成工程信 号． P L C程序内部时时比较检测的润滑油压瞬时量 与设定值 ，通过运算 比较通过数字量输 出模块 D R A 8 4 0 0 0 控制润滑油泵的起停。当润滑油压 或 实验回路润滑油压 尸 0 ． 1 1 M P a 时， 且 2 1 泵运行时，1 2 油泵 自动停止； 当 润滑油压 P O ． 1 5 MP a ， 1 2 勺 泵运行时 ， 误停 1 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。 P L C通过 比较时时检测的润滑油油箱温度与液 位瞬时值与设定值， 当润滑油箱加热器投自动、 且液 位不低时 油箱温度 t 2 0℃， 电接点温度计接点接 通，加热器启动； 油箱温度 t 8 ． 5 MP a时， 且 1 泵 运行 时 ， 1 2 油泵停止 ； 当 P 8 ． 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 通过比较时时检测的动力油油箱温度与液 位瞬时值与设定值， 油箱温度 t 4 5 c I 电接点温度计 接点断开 ， 加热器停止。 4 ． 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用调节器给定与 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 A I O 3 3 0 0 0 转换成4 2 0 m A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达到调节流 量的目的。 4 ． 4 防喘振调节功能 喘振是透平压缩机的固有属性， 压缩机工作时， 如果工艺系统管网阻力增加，使压缩机出口压力增 高 ， 流量下降， 叶片气流冲角增大， 在叶片背面产生 气流分离， 形成脱离区，使压缩机出口压力突然下 降， 伴随着压缩下降分离消失， 压力再升时这种分立 反复发生， 形成喘振。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，通过参 考这 5个点通过适当范围的下浮确定风机运行的安 2 0 0 9 年第 3 期 总 第 1 3 3期 冶 金 动 力 ME T A I ．I m1 3 I C A L P O WE R 93 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 的流量 和 出口压力 。 若实际压力或流量接近调解线时 ， 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。 图 2 防喘振曲线 蓝线一 调解线，通过调节防喘阀的开度控制风 机的出口压力， 使工况点努力演蓝线运行 ； 黄线一 喘振预报线 ，如果调解线人不能将工况 点控制在蓝线以内， 工况点触及黄线时， 控制系统将 预报喘振状态 红线一 安全运行线 ， 如果工况点触及红线时 。 机 组将进入安全运行状态。 4 ． 5 逆流保护功能 在主电机运行、 静叶角度 1 4 o 的情况下， 若风机 喉部差压过低 尸 信号持续 1 S ， 系统发生喘 振报警信号， 在规定时间内机组喘振报警信号仍存 在， 则发生机组逆流信号。逆流保护是压缩机喘振 的第二到保护措施， 如果防喘振系统失灵， 逆流保护 可使压缩机迅速进入安全运行， 如逆流继续存在， 机 组则 紧急停机。 4 ． 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， 系统进入安全运行状态， 这时静 叶关闭到 2 2 。 。 5 运行体会 施耐德 P L C在济钢 A V 一 7 1 鼓风机组控制中的 应用，减弱了仪表控制线的复杂程度， 每个信号都有 其固定的地址或线号 ， 接线更加简单直观。是以往 需要数个仪表柜解决的问题在一个控制柜内即可完 成。 接线的简单明了大大降低了事故率。同时对于 故障的查找可以利用在线监控功能， 故障处理的效 率明显提高。而且利用在线修改功能可以不改动控 制线的情况下实现工艺的调整与优化， 避免了申请 停产时间造成的不便与损失。 P L C控制系统的应用实现了以往难以实现的功 能， 如稳定风压或稳定流量供风等等， 提高了高炉供 风的稳定性、 可靠性， 供风质量明显加强。 6 结束语 1 4 1 7 5 0 m 3 高炉鼓风机组现均已相继投产使 用， 为济钢年产量达 1 0 0 0 万 t 钢的实现做出了巨大 的贡献。现各鼓风机组运行状况良好， 达到了预期 的 目的。 收稿 日期 2 0 0 8 1 1 0 3 作者简介 邹瑞强， 男， 大学生本科， 工程师， 现从事机电方面的技 术工作。 笞 上接第8 7页 唐钢二钢轧厂 3 连铸机改造工 程中得到了良好的应用，展示了当代计算机控制系 统集分散与综合于一身， 组态灵活， 控制精确， 操作 简单， 维护方便的的优点， 降低了燃耗和成本费用 ． 提高了钢坯质量， 扩大了品种钢浇铸种类 ， 有力的推 动了唐钢品种钢转移进程 。 【 参考文献】 [ 1 】 杨天怡， 黄勤． 微型计算机控制技术【 M 】 ． 重庆 重庆大学出版社 ，1 9 9 6 ． 【 2 】 戴梅萼． 微型计算机控制技术及应用【 M ] ． 北京 清华大学出版社 ． 雪 嘧 崎 迅 芦 茜 挚 主 【 3 】中国钢铁工业协会． “ 十一五” 中国钢铁企业信息化发展建议 摘 要 [ J 】 ．冶金 自动化， 2 0 0 7 ， 3 1 2 ； 6 1 0 ． 【 4 】 郑文波． 控制网络技术[ M 】 ． 北京 清华大学出版社． 2 0 0 1 ． [ 5 1楚云飞， 徐文立， 王山复， 万维汉．基于切换模式的均匀液位控制 【 J J ． 清华大学学报 自然科学版 ， 2 0 0 5 ， 4 5 1 2 8 3 7 ． 【 6 】李宪奎．连铸非正弦液压伺服振动波形及参数的研究[ J 】 ．连铸， 1 9 9 9 ， 4 7 收稿 日期2 0 0 8 1 2 0 4 作者简介 张丽华 1 9 7 8 一 男， 大学本科 ，工程师， 现从事自 动化工程 安装调试技术工作
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