SIMATICWinAC在高炉冲渣中的应用

摘   要：
本文简要介绍了高炉冲渣的工艺过程，并对SIMATIC WinAC控制系统的硬件配置、软件组成和实现的功能进行了详细的阐述。
关键词：
冲渣     WinAC   自动控制

Abstract: The process of refuse of Blast Furnace refuse washing away is briefly introduced in this paper。Not only hardware configuration but also composition of software and function realized of SIMATIC WinAC control system are detailed described 。
Keyword: refuse washing away   WinAC   automatic control

引言
SIMATIC WinAC是西门子推出的基于PC的新一代自动控制方案, 是一种“软PLC”，即将控制调节、数据处理、人机界面、通讯网络集成在一台通用的PC上，通过Profibus现场总线和ET200系列分布式I/O模块相连。在SIMATIC WinAC控制系统中，取消了传统PLC控制系统中的中央控制单元（CPU），而以一台高性能的工控机同时起到传统PLC控制系统中的中央控制单元（CPU）和上位机监控站的作用，充分利用工控机的系统资源，从而使控制调节、数据处理等环节接合更紧密、通讯更快速，尤其适用于对系统集成性、数据处理速度和稳定性要求较高的场所。

一、高炉冲渣工艺简介及现状
在高炉出铁放渣时，冶炼过程中产生的高温熔融状态炉渣在渣槽前端通过粒化管喷水，使炉渣充分急冷粒化后，被水冲到渣沟内，渣水混合物通过渣沟汇入渣池中。经过过滤冷却后，渣被捞起吊走外运，水过滤后进入储水池循环使用。每次出铁放渣时都需要大水量冲刷，以及时把高温熔融状态炉渣冲走，防止高温熔渣堆积将渣槽烧坏，影响正常的炼铁生产。
莱钢炼铁厂2#750m3高炉原冲渣系统有冲渣水泵有3台，两用一备，每台泵由215KW电机驱动。原采用人工／手动调节变频器来控制水量的控制方式, 靠电话联系高炉主控室人员来决定何时开始/停止冲渣。由于泵房操作人员无法知道实时的渣量大小，为了确保及时把高温熔渣冲走，保护渣槽，就经常在不出渣情况下使水泵始终保持在高速运行，以大水量冲渣, 造成不必要的电能消耗和设备磨损，提高了生产运行成本。针对这种情况，决定实施以计算机自动控制控制为内容的技术改造。

二、控制系统选型及配置
由于冲渣系统运行的正常与否将直接影响到整个炼铁生产过程，因此冲渣控制系统必须具有快速数据处理、高运行稳定性的性能。经过多方面比较，综合考虑性能／价格比、备品备件等因素，我们决定选用西门子公司基于PC的WinAC控制系统。该系统组成如下：
系统硬件：研华工控机，分布式I/O ET200M，Profibus现场总线
系统软件：WinAC软控制器、监控软件WinCC、编程软件Step 7
硬件配置图如下：


为了提高可靠性，本控制系统中还设计了手动备用调速系统，以保证在计算机故障时不影响冲渣。当计算机故障时，切换装置不需人工干预，自行切换到手动备用调速系统，操作人员可以通过电位器调节变频器转速来维持正常的冲渣过程。

三、实现的功能
本控制系统使用WinAC软控制器软件、监控软件WinCC和编程软件Step 7，完成了对冲渣过程各种工艺数据的设定、控制和画面监视，并具有进行报警提示、报表生成、数据存储归档、历史/实时趋势显示等功能。主要有：
1、手动操作：在监控画面上选择手动动选项，即可在操作台上手动调节冲渣水泵转速。若计算机系统故障，则自行切换至操作台手动。
2、自动操作：在监控画面上选择自动选项，控制系统就根据现场检测元件信号值判断渣量多少，自动调节冲渣水量。若系统检测到现场一次元件故障，则报警并保持高速冲渣。
3、冲渣水量实时控制：根据安装在冲渣水槽前方红外测温仪，不间断地检测渣温以及渣温的变化率，从而判断渣量的多少。根据渣量的多少实时调节冲渣水泵转速，完成冲渣，避免水泵一直高速运转，减少电能消耗和设备磨损，延长设备寿命。控制原理图如下：

  
4、报警功能
当现场工艺参数超限后，画面中出现红色报警，提醒维护人员处理。当参数恢复正常后，报警消失。
5、记录功能
      系统能给出消耗水量、电量、冲渣次数等工艺参数的班报表、日报表等报表输出，并形成时间的历史数据记录，以文件形式存放，以供查询。

四、应用效果
本系统自投入使用以来，运行可靠，实现了实时调节水、画面监控、报警、趋势记录等一系列功能，具有精度高、故障点查找方便、便于调度管理等优点。它不但降低了电能消耗，而且延长了设备寿命，每年仅减少电费支出就达44万余元，带来了可观的经济效益和社会效益。


作者简介：
吴晓峰: 男,1963年出生，高级工程师, 安徽省肥东县人，山东莱芜钢铁集团有限公司自动化部总工程师、副主任，1983年毕业于华东冶金学院，一直从事自动控制系统的设计、开发和管理工作，已有近20多篇技术论文在各类国家级刊物上发表。
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