宣钢球团回转窑自动控制系统的功能优化

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摘要：针对宣钢回转窑球团二期工程自动控制系统在生产实践过程中存在的问题进行改造及功能优化，大幅度提高了自动控制水平，保证了工艺生产过程稳定，为提高宣钢球团矿的产量和质量奠定了良好的基础。

关键词：回转窑球团自动控制系统 功能优化 摆式布料车 故障诊断程序 冗余电源 配料控制系统升级改造

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）09-0010-01

1 前言

宣钢200万吨/年回转窑球团二期工程自控系统硬件选用德国西门子公司的S7-417H双机冗余控制系统，使用STEP7 5.4作为编程软件，SIMATIC-Wincc7.0作为监控软件。在工程投产后，我技术人员注意到原设计中存在多处工艺描述不清、控制连锁冲突、设计缺项的弊端，如：不能进行能源及物料数据的累计显示；三大机连锁设备与其它公辅系统设计不匹配等。通过不断改造优化，在2#回转窑的实际生产应用中自动控制性能优良，为回转窑系统的顺利生产提供了可靠保障。

2 球团回转窑控制系统的概况

宣钢2#回转窑网络系统采用工业以太网（Ethernet），传输节点采用工业以太网交换机，传输介质为光缆。拓扑结构为环形，主要用于连接各PLC主机和控制室的HMI。设1个主控操作室3个过程操作站：主控操作位于主控室，设置有5台操作站、1台工程师站。通过程序编制调试，实现链篦机—回转窑系统各设备的监视、控制功能。主要的控制项目包括造球系统、焙烧系统、成品系统等。主要上位画面包括造球系统画面、焙烧系统画面、报警画面、工艺流程画面以及辅助系统的画面等。

3 球团回转窑控制系统的功能优化

3.1 对摆式布料车采用了一种类模糊控制的控制方法

在二期回转窑中对链篦机的布料使用的是摆式布料车，通过驱动曲轴转动带动布料车摆臂，下料点处的速度类似于一条正弦曲线，刚投入运行时变频器使用恒定频率进行布料，出现布料不均匀，中间薄两边厚，严重影响了球团矿的成矿质量，对摆式布料车采用了一种类模糊控制的控制方法，达到对摆头皮带的精确控制。在摆式布料车曲轴上的恰当位置安装多个接近开关，利用各接近开关信号，设置不同变频器频率及保持时间，来调整布料车下料点的运动速度。并且根据链篦机上的四个雷达料位计检测的布料厚度，微量调整布料车运动速度，实现闭环控制，达到精确控制摆式布料车速度，链篦机均匀布料的目的。

3.2 完善故障诊断程序

在设备运行期间，曾发生数起电气故障自停现象，由于Wincc趋势的局限性，即数据采集周期与数据存储量的矛盾，不能采用较密集的采样周期，导致一些瞬间发生又马上恢复的电气开关量信号无法采集，从趋势上查不出电气自停原因。为了便于故障查找，缩短设备故障停机时间，自动化人员在在控制程序中做了各设备中可以导致停机的相关参数的状态保持程序，这样，不管是自动化人员还是电气人员，都可一目了然地掌握故障发生的原因，有的放矢地进行维护和修理，极大的缩短的电气维护的时间，减少了设备停机时间，保证了生产的顺利进行。

3.3 交换机加装冗余电源

交换机是自动化控制中至关重要的设备，它的正常运行直接影响到生产的稳定运行，所以交换机本身就具有双路供电功能，但原有设计未设计双路供电，只能单路供电，这就会出现该路供电故障时整个通讯中断，导致生产中断。 在优化过程中增加一路电源，实现交换机冗余供电，从而减少通讯故障的发生率。

3.4 增加电源互投装置的使用

PLC的正常运行需要电源系统的稳定供电，若电源系统出现故障将导致整个PLC系统瘫痪，使中控操作人员失去对现场的监控权。在原UPS输出后增加了一套互投装置，该装置以UPS供电为主，另一路市电供电为辅，当UPS发生故障没有电压输出时，将快速切换到另一路市电直接供电方式，当UPS故障恢复时将自动切换到UPS供电。

3.5 完善各类参数数据的显示及能源、物料数据的累计功能

生产中的各类数据通过各种方式至主控操作站显示，保证数据传输及时正确，并制作累计程序实现能源及物料数据的累计功能。以成品球团矿数据为例：原成品累计及瞬时量的读取依靠二次仪表完成，主控室内操作人员无法实时对其数据进行监测，为了满足生产需要，将原现场仪表读取改为DP通讯采集上位机显示，在控制程序中添加了流量、总累计、皮带速度等显示，分别按照8：00——20：00，20：00——8：00计算班累计；按照0：00——0：00计算日累计，时间累计至设定点时触发M110.0中间点，将计算出当班或当日累计值。

3.6 配料控制系统升级改造

在2#回转窑设计施工中，配料系统利用原竖炉球团配料的设备。但原有的配料生产规模不能满足2#窑的生产需要，需要将原来的配料系统进行升级改造，提高配料系统的生产能力来满足2#窑的生产需要。（1）将原来的4台干燥秤全部拆除，更换成精度更高，容量更大的南京三埃配料皮带秤。（2）重新接线，并对秤体进行校验，设置秤体校验参数。（3）在配料操作室与2#窑主控室间附设一条光缆，在主控及配料各增加一台赫斯曼交换机，实现主控与配料的网络通讯。（4）程序编译，即通过对配料控制程序改造实现整个配料系统的扩容，同时实现2#窑主控室对配料系统的监控。（5）将原有配料秤75KG传感器全部改成120KG传感器，扩大配料能力。

4 控制系统优化效果

控制系统的功能优化改造完全满足生产的要求，大幅度提高了自动控制水平，保证了工艺生产过程稳定，为提高宣钢球团矿的产量和质量奠定了良好的基础。（见表1）

5 结语

宣钢球团回转窑自动控制系统的功能优化，为2#回转窑的迅速达产和高产提供了充分和必要条件。在2#回转窑生产的经济效益中占很大一部分比例。这完全符合当前公司节能降耗、挖潜增效不断提高经济效益的大形势。其全面应用落实了国家淘汰落后产能发展要求，符合绿色工业的环保发展趋势，充分体现了社会倡导的可持续发展理念。