西门子中国-代理商-中国PLC代理商

项目介绍

　　烧结工艺是炼铁的前端工序，配料是它的关键，决定了 烧结球团的质量，物理性质，化学成分，对高炉铁水的质量和炼铁效率有着深远的影响，要保持高质量的配料 水平，必须采用配料自动控制，本文将介绍模糊控制在 自动配料和配料加水中的应用。

　　配料及配料加水工艺

　　烧结配料共有18个配料仓，料仓内装有含铁原料、燃 料、石灰石、生石灰、白云石、返回矿等原料，料仓下 面各有一个给料皮带，给料皮带由电机带动旋转，将料落入圆盘下面送料皮带，由送料皮带送入混合机，在混合机中加水搅拌，完成加水功能。在配料生产中，各参数优化组合恰当，对烧结矿的品位，碱度，等一系列工 艺要求有着十分重要的意义。

　　配料自动控制

　　·配料基础级自动控制

　　配料PLC采用西门子S7-400，它配有一个操作员面板 OP37，通过面板也可进行优化参数的操作。OP37由 PROTOOL 编程，它以很高的分辨率，动态地显示彩 色配料工艺画面。在主控室，配有上位机，上位机与 配料PLC共同连在PROFIBUS网上，随时显示配料工艺 信息。画面由WINCC制作。这样在主控室也可随时监控配料情况。

　　一般由优化机计算出下料量，借助以太网通讯至配料PLC，再经PLC的模拟量输出模板送往电子称，完成设定功能。电子称的流量反馈信息通过PLC的模拟量输入 模板送往优化机，完成显示功能。

　　·配料优化

　　下料量计算：我们提出一种专家(操作人员，理论研究 人员都可为专家)经验法的思路，基于数据库技术、网络 技术和各种具体实用的优化技术。它将专家的经验(包括 操作人员的经验积累，研究人员的理论经验，和各种实 验数据)存储于专家数据库供人们调用。优化算法将“经 验”提取出来进行处理，形成优化数据库，因此，它回 避了经验公式法和理论计算法的不足，没有的, 但又是以高的概率去接近现实。在配料计算中，用它 算出的下料值进行烧结，确实能够使烧结炉况稳定，配料顺利，碱度稳定产品合格率提高。

　　·下料故障判断

　　下料故障因素很复杂，主要有堵料和失控两种。一般说来在短时间内如果流量过大，并且流量对时间变化导数 很大且为正，则为堵料，较长时间内如果流量过小，并 且流量对时间变化导数很小，则为失控。具体应用时采 用模糊推理的方法，隶属函数采用三角形隶属度函数, 推理规则由优化程序确定。

　　混合加水自动控制

　　混合料加水量，大大地影响烧结矿的品质，烧结终点等其它环节的正常运行，混合料分两次加水，即一次混合加水 和二次混合加水。一次混合占绝大多数的加水量，二次混合占小部分加水量，起微调作用。由于一次混合加水与二次混合加水原理相同，我们仅介绍一次混合加水。

　　系统配置

　　本系统网络为工业以太网，监控机、优化机和配料PLC控制器都连接在网上。配料PLC采用西门子的S7-400控制器 来完成现场模拟量的输入输出处理，完成PID控制算法的 实现，并实现控制量的输出。 配料PLC控制器通过通讯模 板CP443与烧结机主体S7-400控制器通讯。控制器的编程 软件为STEP7。上位机通过以太网卡CP1413入网。

　　监控画面由WINCC完成，有多种打印功能，查询功能,数据收集和归档功能，声光报警功能,统计和报表功能,有功能均设计了友好的人机对话机制。

　　优化算法用VC++编程实现，VC++可与WinCC共享数据,通过数据共享来读取控制参数，完成控制算法，并由 WinCC在线修改。人机接口部分由VC++和WinCC共同完 成，控制面板由PROTOOL编程。

　　小结

　　采用优化算法，完成配料控制和加水控制，从实际应用来看效果很好。烧结合格率提升许多，炉况稳定，利用系 数也提高了。由于配料故障的判断，减小了故障处理时 间并提高了生产率。此外，前馈加水控制的应用效果良好，也大大提高了成品质量。

工艺系统

本项目符合标准的电站工艺，工艺流程图如下图所示，本机组基本运行方式为两炉一机母管制、定压运行(同时存 在单台炉机运行的工况)。正常时，减温减压器不投入运 行；当汽机故障时，减温减压器投入运行，保证热用户汽 源的稳定。SIEMENS   PCS7   PS过程控制系统的模拟量(MCS)、顺序控制(SCS)、数据采集和处理(DAS)、燃烧器 管理系统(FSSS)、汽机跳闸保护(ETS)等功能，以满足各 种运行工况的要求，确保机组安全、高效运行。

锅炉、汽机和主要辅机可设置保护系统，当检测到危险工况或关键的过程变量超过允许值时使系统及辅机跳闸，采 用冗余和分散的跳闸原则以获得防止系统拒动和误动的充 分保证。

系统特点

· 为了保证系统的稳定运行，我们采用的系统软件平台为 英文bbbbbbS NT4.0系统。

· 采用了应用于电站控制的PS软件包，组态方便合理，节 省了大量的时间和人力并且易于扩展。

· 在OS上应用了客户机－服务器系统

· 冗余功能

- 硬件冗余：控制器冗余系统可以实现双控制冗余切换的功能，当主控的CPU出现故障时，另一CPU自动地 接替主控CPU的工作，切换时间为毫秒级。

- 通讯冗余功能：在本项目中采用了符合PROFIBUS-DP 协议的ET200MI/O站冗余通讯接口和电缆，实现了 与双CPU的冗余通讯。

- 电源冗余:在给CPU和模件供电中采用了电源冗余配置。

· 过程控制系统的监视、报警和自诊断功能高度集中在CRT上和在打印机上打印，控制系统可在功能和物理上 进行分散。

结束语

在控制系统具体设计中，我们采用了应用于电站控制的 PS软件包，使得组态方便合理，易于扩展并节省了大量 的时间和人力。在冗余功能控制方面，控制器冗余系统可 以实现双控制冗余切换的功能，切换时间为毫秒级；通讯 上采用了符合PROFIBUS-DP协议的ET200MI/O站冗余通讯接口和电缆，实现了与双CPU的冗余通讯；此外还在给CPU和模件供电中采用了电源冗余配置。另外，过程控制 系统的监视、报警和自诊断功能都高度集中在CRT上和在 打印机上打印，控制系统可在功能和物理上进行分散。