您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
西門子6ES7216-2AD23-0XB8參數(shù)詳細
西門子6ES7216-2AD23-0XB8參數(shù)詳細
冷軋煤氣混合加壓站，是太鋼不銹帶鋼退火線的配套設施,，有加壓機３臺,，氣源為高爐煤氣、焦爐煤氣,；由于生產(chǎn)線工況不穩(wěn)而造成用量大幅度頻繁波動,；同時由于氣源管網(wǎng)方面的狀況較差，高爐煤氣壓力波動范圍3～10Kpa,，焦爐煤氣壓力波動范圍1.5～6.5KPa,；其波動有時頻率很快,，僅靠儀表調(diào)節(jié)產(chǎn)生震蕩、用人工調(diào)節(jié)措手不及,；經(jīng)常出現(xiàn)長時間的低壓,，造成混壓困難，使得保壓力保不了熱值,，保熱值保不了壓力,，甚至造成高爐煤氣蝶閥關閉、機前負壓的險兆,。不穩(wěn)的氣源,、多變的用戶，使處于中間環(huán)節(jié)的冷軋煤氣混合加壓站成為矛盾的集中點和保障不銹鋼生產(chǎn)質(zhì)量的關鍵,。原設計的儀表調(diào)節(jié)系統(tǒng)根本無法滿足生產(chǎn)要求,。
太鋼于1999年6月成立了項目攻關組，經(jīng)過幾個月的艱辛努力,，采用*的德國西門子SIMATICS7300PLC,、德國UNI公司熱值儀、德國西門子變頻技術,，投入了全過程自動控制,，實現(xiàn)了混合煤氣熱值、加壓機后壓力雙穩(wěn)定的目標,，確保了不銹鋼的正常生產(chǎn),，節(jié)能效益非常可觀,。
1 系統(tǒng)概要
改造后的系統(tǒng)構成復雜,，僅調(diào)節(jié)閥就有九個，此外還要增加變頻器,，由計算機控制切換調(diào)節(jié)三臺風機轉(zhuǎn)速,；增加熱值儀，串級調(diào)節(jié)高焦配比,。采用德國西門子S7-300 PLC可編程控制 器和 中國臺灣研華IPC 610工控機構成DCS系統(tǒng),。S7-300PLC可編程控制器作為下位來實現(xiàn)所有信號的采集、運算,、調(diào)節(jié),，其特點是：模塊化、無排風結(jié)構,、易于實現(xiàn)分布,、運行可靠、性價比高,。CP5611卡為 S7300PLC與工控機的通訊接口卡,。RS485物理結(jié)構和187.5K的波特率,，傳輸距離可達50m，使用中繼器可達9100m,。
2 控制原理
本系統(tǒng)含四個調(diào)節(jié)回路：
2.1 熱值調(diào)節(jié)
熱值是用戶氣源的主要質(zhì)量指標之一,。冷軋煤氣混合加壓站以高爐煤氣為主氣，它不可控制,，取決于用戶用量,；焦爐煤氣為輔氣，要求控制其兩道閥門,使高,、焦配比約4：1,，折合熱值1350大卡,。
2.1.1 “高焦限幅"輔熱值
本回路為一串級,、交叉限幅調(diào)節(jié)系統(tǒng)。以熱值調(diào)節(jié)為主環(huán),，焦爐煤氣流量調(diào)節(jié)為副環(huán),，加入了高焦煤氣流量單交叉限幅。焦爐煤氣流量的設定值不單單取決于熱值調(diào)節(jié)器輸出信號MV,，而且受到高爐煤氣流量的瞬時值的限制,，即按高、焦理論配比值求出應配焦爐煤氣流量值,，乘以1.05和0.95作為MV的上,、下限幅值MH1、ML1,。
該控制思想一則使焦爐煤氣流量調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)量不至于過大,，從而使高焦配比值在小范圍內(nèi)波動；二則使主環(huán)調(diào)節(jié)器不至于產(chǎn)生調(diào)節(jié)飽和,，加快了滯后較大的主環(huán)的動態(tài)響應,，改善了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
對熱值儀信號故障也有保護性,，在實際的運行中,，我們發(fā)現(xiàn)工人有時忘記了給熱值儀過濾器排水，使煤氣入口壓力太低,，燃燒不夠,，造成儀表信號顯示偏低很多，即使焦爐煤氣閥開到最大,，也不可能把熱值調(diào)至“正常",，但此時熱值調(diào)節(jié)器輸出信號受到高爐煤氣流量的交叉限幅，故在此三個信號中,，最終以上限值為焦爐煤氣流量調(diào)節(jié)器的設定值,，從而使焦爐煤氣流量調(diào)節(jié)閥被約束在了一定的閥位,，最終使混合煤氣熱值波動穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。
2.1.2 “雙閥同控"避“瓶頸"
原設計一閥自動,、另一閥手動,，實際上兩閥都在手動方式，因而常常顧此失彼,，致使南,、北閥位相差太大；若采用兩路單獨的調(diào)節(jié)器,，二閥閥位更加混亂,當系統(tǒng)工況變化較大時,，其中一閥就會成為調(diào)節(jié)的“瓶頸"；若采用雙調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié),，二閥各自進行動作,，雖能使系統(tǒng)在某一閥位組合狀態(tài)下穩(wěn)定，但有可能造成二閥閥位相差太大,，同樣可導致“瓶頸"的現(xiàn)象,。
對此采用單臺調(diào)節(jié)器串調(diào)雙閥的控制方案，即在計算機中設置一臺軟調(diào)節(jié)器,，其輸出信號給到兩臺手操器,，同時帶動兩臺電動蝶閥。為防止二閥同時動作造成超調(diào),，將兩手操器內(nèi)的死區(qū)設置的有所差別,，當調(diào)節(jié)器輸出要求的閥位信號與實際閥位反饋信號出現(xiàn)偏差時，死區(qū)小的手操器（電動調(diào)節(jié)閥）首先動作,，若偏差不大時,，就能糾正過來；當調(diào)節(jié)量不夠時,，偏差增大,，死區(qū)大的手操器（電動調(diào)節(jié)閥）也動作，加大調(diào)節(jié)力度,，使系統(tǒng)迅速回到穩(wěn)定狀態(tài)上,。當系統(tǒng)出現(xiàn)較大偏差時，常會出現(xiàn)同時超出二者死區(qū)范圍的現(xiàn)象,，則二閥一同動作,，使偏差迅速減小到一定范圍，此時大死區(qū)的電動調(diào)節(jié)閥停止動作,，剩余的小偏差靠死區(qū)小的調(diào)節(jié)閥來進一步精調(diào)到位,。
總之，本控制思想避免了上述兩種調(diào)節(jié)方法的弊端，使操作人員對兩個閥位“知其一即知其二",，無須高度緊張地頻繁操作,，既提高了調(diào)節(jié)品質(zhì)，又減少了工人勞動強度,。
2.2 混壓調(diào)節(jié)
混壓調(diào)節(jié)表面上看來于用戶的要求“無關",，實際中卻扮演非常重要的角色，它既影響熱值,、又影響加壓機后壓力,。可以說,，混壓調(diào)節(jié)不好,，則熱值調(diào)節(jié)、加壓機后壓力調(diào)節(jié)都無從談起,。
2.2.1 “水漲船高"調(diào)混壓
本回路為一串級隨動調(diào)節(jié)系統(tǒng),。在控制回路中建立數(shù)學模型，煤氣混合壓力的設定值隨著高,、焦氣源的壓力波動而自動計算設定,，同時又加以上下限幅,，使工藝操作變得更加合理,。從熱值的穩(wěn)定方面來看，機前混壓能夠隨高,、焦煤氣壓力波動而適時適度地調(diào)整,，保證了焦爐煤氣能夠按所需的量順利配入；從加壓機后壓力的穩(wěn)定方面來看,，機前壓力變化范圍不至于太寬,，減少了對加壓機后出口壓力調(diào)節(jié)的干擾?；靿赫{(diào)節(jié)就是控制高爐煤氣的兩道閥門,，為了避免“瓶頸"，同樣如上所述,，也采用了一臺軟調(diào)節(jié)器控制兩臺電動調(diào)節(jié)閥的方式,，減少對機后出口壓力調(diào)節(jié)的干擾。
2.3 加壓機后壓力（變頻）調(diào)節(jié)
加壓機后壓力是用戶氣源的主要質(zhì)量指標之二,。本回路為一定值單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng),。其設定值為13.5Kpa,當加壓機后出口壓力升高/降低時，增大/減小變頻器的輸出頻率,，從而改變加壓機的轉(zhuǎn)速,，以“變"求“穩(wěn)"。
在計算機和變頻器上都設置了運行頻率，從而保證出口壓不至于太低,，也保證了自帶油泵能夠給出足夠的油壓油量,，以免燒壞軸瓦。這兩個頻率運行下限是保證加壓機設備安全,、用戶正常生產(chǎn)的兩道防線,。
2.4 加壓機后壓力（泄放）調(diào)節(jié)
這是加壓機后壓力調(diào)節(jié)的另一手段。本回路為一定值單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng),，其設定值為14KPa,，當加壓機后出口壓力升高/降低時，增大/減小泄壓閥的開度,，以“泄"求“穩(wěn)",。
2.4.1 變頻、泄放“雙管齊下"穩(wěn)壓力
通常,，泄放調(diào)節(jié)器的設定值高于變頻調(diào)節(jié)器的設定值,，一般情況下，變頻器“全權負責"系統(tǒng)的調(diào)節(jié),，而泄放閥處于關閉的“休閑"狀態(tài),。當用戶突然大減量，造成出口壓驟然升高,，變頻的調(diào)節(jié)速度不足以使出口壓迅速降下來時（即出口壓超過14KPa）,，泄放回路立即參與調(diào)節(jié)。 泄放回路比例帶,、積分時間都設得很小,，因而，動作很快,，與變頻“雙管齊下",，可使壓力迅速降下來，保證了用戶氣源壓力穩(wěn)定,，避免了以前類似情況下加壓機進入喘振的可能,，保障了設備安全。
在調(diào)節(jié)過程中,，絕不會出現(xiàn)既保持加壓機轉(zhuǎn)速較高,，又使泄放開啟一定高度的“穩(wěn)定平衡"狀態(tài)。――這就是將設定值設得不同的奧妙所在,。
綜上所述,本系統(tǒng)在控制思想和軟件編制上有許多新穎的特點：
(1)小偏差小動作,、大偏差大動作，既加快了響應速度,，又提高了調(diào)節(jié)精度,。
(2)兩閥在調(diào)節(jié)過程中,，不會造成“瓶頸"現(xiàn)象。閥位死區(qū)大的南閥閥位“階 段"性地跟蹤死區(qū)小的北閥閥位,。當偏差產(chǎn)生時,，北閥“有錯必糾"，南閥對北閥在調(diào)節(jié)中所累計的閥位變化不會坐視不管,，而是“該出手時就出手",，大力度地“調(diào)一把"（當北閥閥位調(diào)到一定開度時效果就不顯著了，此時取決于南閥的開度）,。
(3)不怕“死機",、掉電保變頻
軟件多次調(diào)試后，尋找出一種方法,，使得無論主機死機或PLC死機,，或二者中任一掉電，或二者都掉電,，變頻器都運行在其保護下限頻率上,，加壓機不會停機，保證了用戶的正常生產(chǎn),。
(4)簡單可靠易“倒機"
通過軟件的巧妙設計,，使加壓機的切換變得非常簡單：將變頻器輸出頻率下調(diào)為零，此時原運行的加壓機處于停止狀態(tài),，電流很小,，可拉掉其刀開關，并馬上再合上另一臺備用加壓機的刀開關,，因變頻器未停,，3～4分鐘即可調(diào)頻加速到工作狀態(tài),。當然二者切換期間,，需關照冷軋關小燒嘴。
3 系統(tǒng)軟件
控制系統(tǒng)在WIN98環(huán)境下運行,，組態(tài)軟件為STEP7 V5.0及Kingview5.0,。系統(tǒng)利用組態(tài)軟件Kingview5.0的驅(qū)動程序與下位S7-300PLC進行 數(shù)據(jù)通訊， 包括數(shù)據(jù) 采集和發(fā)送數(shù)據(jù)/指令,；下位S7-300PLC則通過 MPI卡與 上位計算機交換數(shù)據(jù),，每一個驅(qū)動程序都是一個COM對象，這種方式使通訊程序和組態(tài)軟件構成一個完整的系統(tǒng),，保證了系統(tǒng)高效率地運行,。
4 系統(tǒng)畫面
系統(tǒng)監(jiān)控操作畫面多達20多屏，包括：方便工人操作的監(jiān)控畫面和為軟件工程師提供接口的整定畫面,；形象直觀的模擬畫面,；易于統(tǒng)計抄表的參數(shù)畫面；便于追查事故原因的歷史趨勢畫面；提供技術分析信息的實時曲線畫面等等,。
畫面分為兩大類：操作員畫面,、工程師畫面
操作員畫面向操作人員提供了各種數(shù)據(jù)、曲線,、功能鍵,，顯示內(nèi)容豐富鮮明、操作簡捷可靠,。系統(tǒng)中畫面的組態(tài)編制有很多新穎之處,，其中模擬畫面中九個調(diào)節(jié)閥的閥位均可以從畫面中翻板示意的角度來得知，并在閥旁邊給出了三位有效數(shù)字（一位小數(shù)）的百分開度,，形象,、準確地反映了現(xiàn)場閥門的實際開度，使操作人員感到熟悉親切,；系統(tǒng)共有三臺加壓機,，通常開１備２，為了準確反映各加壓機的運轉(zhuǎn)情況,，該畫面中設置了加壓機動態(tài)旋轉(zhuǎn)葉片,，運轉(zhuǎn)的加壓機其葉片在旋轉(zhuǎn)，備用的加壓機無葉片顯示,，故操作人員可以清晰明了的看到三臺加壓機的開備情況,；因加壓機的轉(zhuǎn)速與變頻頻率成正比，所以加壓機中的旋轉(zhuǎn)葉片的轉(zhuǎn)速隨變頻器的頻率大小而改變,，頻率大時,，旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)速大；頻率小時,，旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)速小,，動態(tài)顯示十分逼真；在整個系統(tǒng)管網(wǎng)的各個控制點均有相應的采集數(shù)字顯示,，真實的反映了各個控制點的瞬時值,，總之，畫面中三大管道走向明了,，主體設備位置確切,，工作狀態(tài)形象生動，各種參數(shù)“就地顯示",，整個系統(tǒng)運行工況集于一屏,，一目了然，實為操作員,、技術員所喜愛的主畫面之一,。
工程師畫面：為軟件工程師提供了進行系統(tǒng)整定的良好界面,，是工程師在調(diào)節(jié)中進行參數(shù)修改和設定的重要環(huán)境，也是自控系統(tǒng)的核心,。
5 結(jié)束語
該系統(tǒng)自投運以來,，在生產(chǎn)正常的情況下，熱值穩(wěn)定在6.0左右,、壓力穩(wěn)定在13.5Kpa左右,，了用戶的要求，同時變頻運行于30～40Hz左右,，泄放閥一般處于關閉的狀態(tài),，大大減少了泄放煤氣量和凈焦煤氣量，達到了預期的安全生產(chǎn),、提高產(chǎn)品質(zhì)量,、節(jié)能降耗的目的。系統(tǒng)的控制思路和方法十分新穎,，是太鋼乃至全國各大鋼廠均未采用過,，這些的控制方法為所有鋼廠的煤氣混合加壓站提供了新思路，也為節(jié)能,、降耗的實現(xiàn)樹立了榜樣