攀鋼全氫罩式退火爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)改造實(shí)踐

1、攀鋼全氫罩式退火爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)改造實(shí)踐攀鋼全氫罩式退火爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)改造實(shí)踐摘要：要：在研究并消化了全氫罩式退火爐的工藝和控制技術(shù)的基礎(chǔ)上升級(jí)開(kāi)發(fā)了攀鋼全氫罩式退火爐的控制系統(tǒng)采用了基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)和過(guò)程計(jì)算機(jī)兩級(jí)架構(gòu)并銜接生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全氫罩式爐退火過(guò)程的自動(dòng)化和信息化。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：全氫罩式爐退火自動(dòng)控制1引言引言攀鋼冷軋罩式爐，是上個(gè)世紀(jì)九十年代初由德國(guó)LOI公司設(shè)計(jì)制造的全氫罩式退火爐，其控制系統(tǒng)是采用早期S5—115

2、U控制系統(tǒng)，備品備件無(wú)法購(gòu)買(mǎi)原系統(tǒng)也不能支撐目前的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，必須進(jìn)行控制系統(tǒng)的改造升級(jí)，以解決控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代和實(shí)現(xiàn)罩式爐生產(chǎn)的信息化。全氫罩式爐是一種退火工藝水平很高的罩式退火設(shè)備具有生產(chǎn)效率高、退火產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)介質(zhì)、能量消耗低等優(yōu)點(diǎn)是改善和提高冷軋產(chǎn)品特別是冷軋帶鋼表面質(zhì)量的重要設(shè)備在冷軋產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了普遍應(yīng)用。攀鋼信息公司在消化了工藝技術(shù)和控制技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)原全氫罩式退火爐的控制系統(tǒng)進(jìn)行成功升級(jí)改造。該自動(dòng)控制系統(tǒng)以退火溫

3、度曲線(xiàn)為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)退火過(guò)程的溫度模糊控制。運(yùn)行結(jié)果表明該自動(dòng)控制系統(tǒng)升級(jí)改造成功，不但減少故障吹掃率而且提高全氫罩式爐的生產(chǎn)率，也將罩式爐生產(chǎn)系統(tǒng)接入到攀鋼生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全氫罩式爐退火過(guò)程的自動(dòng)化和信息化。2罩式爐退火工藝過(guò)程簡(jiǎn)述罩式爐退火工藝過(guò)程簡(jiǎn)述全氫罩式爐設(shè)備包括爐臺(tái)、內(nèi)罩、加熱罩和冷卻罩。其工藝過(guò)程如下:爐臺(tái)裝料放置內(nèi)罩并利用液壓裝置壓緊內(nèi)罩檢驗(yàn)H2閥和爐臺(tái)內(nèi)罩密封性確保系統(tǒng)安全用氮?dú)獯祾邇?nèi)罩內(nèi)空氣使內(nèi)罩內(nèi)氧含量減少到1%

4、以下為通入氫氣做好準(zhǔn)備在內(nèi)罩外放置加熱罩內(nèi)罩和加熱罩之間為燃燒區(qū)間，用空氣吹掃燃燒區(qū)間的殘余煤氣。當(dāng)內(nèi)罩內(nèi)氧含量低于1%時(shí)開(kāi)始加熱點(diǎn)火并用氫氣置換內(nèi)罩的氮?dú)鈱?shí)現(xiàn)全氫氣氛退火過(guò)程退火過(guò)程的加熱段、均熱段，控制氫氣流量吹掃熱密封測(cè)試帶加熱罩冷卻吊走加熱罩熱輻散安裝冷卻罩冷卻罩冷卻、噴淋水冷卻用氮?dú)獯祾郀t內(nèi)氫氣鋼卷吊運(yùn)出爐。3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)全氫罩式爐工藝的特點(diǎn)和實(shí)施自動(dòng)控制的需要自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)采用兩級(jí)控制系統(tǒng)和三級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。兩級(jí)

5、控制系統(tǒng)即過(guò)程控制計(jì)算機(jī)（L2）系統(tǒng)和基礎(chǔ)自動(dòng)化（L1）系統(tǒng)組成三級(jí)網(wǎng)絡(luò)由過(guò)程控制級(jí)以太網(wǎng)、基礎(chǔ)自動(dòng)化（L1）級(jí)以太網(wǎng)及設(shè)備級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)組成，各分布式IO站與控制器間以PROFIBUS總線(xiàn)連接。自動(dòng)化系統(tǒng)配置圖如圖1所示。方便。（3）具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和集中控制方案相比采用分布式IO控制方案可以節(jié)省很多電纜投資所有需進(jìn)PLC柜的信號(hào)接至現(xiàn)場(chǎng)分布式IO柜即可從分布式IO柜到PLC柜只需一根電源線(xiàn)和一根通信網(wǎng)絡(luò)電纜敷設(shè)電纜所需的安裝材料及人力

6、也可大量減少。此控制系統(tǒng)的PLC配置有效地發(fā)揮PLC自身的功能和優(yōu)勢(shì)并降低系統(tǒng)造價(jià)提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、可靠性和實(shí)用性。（4）系統(tǒng)開(kāi)發(fā)性好自動(dòng)化系統(tǒng)硬件設(shè)備、軟件的選型、網(wǎng)絡(luò)配置，遵循通用性強(qiáng)、開(kāi)放性好的原則，便于今后軟件的開(kāi)發(fā)、移植、系統(tǒng)升級(jí)以及硬件擴(kuò)展。4控制功能控制功能全氫罩式退火爐的退火過(guò)程，以鋼卷的鋼種、規(guī)格為基礎(chǔ)，接收來(lái)自過(guò)程計(jì)算機(jī)的退火溫度曲線(xiàn)為控制目標(biāo)完成退火全過(guò)程的連鎖控制和回路控制包括自動(dòng)點(diǎn)火控制、燃燒過(guò)程控制冷卻風(fēng)機(jī)

7、的運(yùn)行、循環(huán)風(fēng)機(jī)的變頻控制、爐溫爐壓監(jiān)測(cè)與控制、氮?dú)夂蜌錃饬髁靠刂?、冷卻水系統(tǒng)控制、各種閥門(mén)操作、事故緊急吹掃控制?？刂乒δ芨鶕?jù)工藝過(guò)程完成以下的內(nèi)容:（1）內(nèi)罩設(shè)置以及內(nèi)罩夾緊松開(kāi)裝置的控制。（2）進(jìn)行H2閥和爐臺(tái)內(nèi)罩系統(tǒng)的冷態(tài)密封性試驗(yàn)。（3）H2、N2的吹掃過(guò)程控制以及H2、N2流量檢測(cè)。（4）加熱罩的設(shè)置和點(diǎn)火退火過(guò)程的加熱和均熱以及爐臺(tái)熱態(tài)密封試驗(yàn)。（5）冷卻過(guò)程的溫度調(diào)節(jié)。（6）各種過(guò)程變量的監(jiān)測(cè)包括爐臺(tái)溫度測(cè)量、冷卻水流量

8、及溫度監(jiān)測(cè)、內(nèi)罩壓力監(jiān)測(cè)、內(nèi)罩壓力安全裝置監(jiān)測(cè)、控制溫度測(cè)量O2含量測(cè)量、氮?dú)夂蜌錃饬髁勘O(jiān)測(cè)等以及相關(guān)工藝過(guò)程的監(jiān)測(cè)控制。（7）在退火過(guò)程中各類(lèi)故障的檢測(cè)以及報(bào)警并根據(jù)相應(yīng)的情況給予特殊情況下的退火處理。（8）完成和過(guò)程計(jì)算機(jī)的通信接收來(lái)自過(guò)程計(jì)算機(jī)的退火溫度曲線(xiàn)等各類(lèi)數(shù)據(jù)（包括各種設(shè)定值如退火時(shí)間設(shè)定、退火溫度設(shè)定、吹掃時(shí)間設(shè)定、吹掃量設(shè)定等）并把過(guò)程監(jiān)控狀態(tài)信息以及故障信息從PLC傳至過(guò)程計(jì)算機(jī)。（9）接受生產(chǎn)管理系統(tǒng)下送的生產(chǎn)數(shù)據(jù)

9、，上傳生產(chǎn)的實(shí)際數(shù)據(jù)。（10）用于測(cè)試和維護(hù)操作的手動(dòng)運(yùn)行功能。5重要控制功能的實(shí)現(xiàn)重要控制功能的實(shí)現(xiàn)5.1爐臺(tái)溫度模糊自適應(yīng)控制加熱程序最多允許有16個(gè)時(shí)間段來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行控制，設(shè)定每一個(gè)時(shí)間段的起始溫度和結(jié)束溫度，數(shù)據(jù)可以通過(guò)過(guò)程計(jì)算機(jī)設(shè)定、在OP操作面板設(shè)定以及監(jiān)控畫(huà)面上來(lái)進(jìn)行設(shè)定。加熱燒嘴共12個(gè)，12個(gè)加熱燒嘴分兩層排列，底部第一個(gè)燒嘴可用于廢氫燃燒。每個(gè)燒嘴配備自己的點(diǎn)火裝置和火焰監(jiān)控系統(tǒng)。點(diǎn)火前，燃燒空間用最大的助燃空氣吹掃