6ES7 212-1BE40-0XB0性能参数
1 概述
我厂锅炉房有3台锅炉,系统采用PCC- 2005控制装置,它既有逻辑控制、计时、计数、分支程序、子程序等顺序控制功能,又有数据处理,模拟量调节,操作显示,联网通信等功能的控制系统。本课题尝试把系统硬件高可靠性与软件功能的完善性相结合,使系统长期可靠运行成为可能。
2 系统结构及功能
系统采用IBMPCPAT 工业控制机和PCC- 2005 模块,整个系统由上位管理和下位控制机构成,系统构成如图1 所示。
用于锅炉本体数据采集及燃烧控制的PCC - 2005IPO 模块有:
模拟量输入模块3AI755.6
模拟量输出模块3AO775.6
热电阻输入模块3AT350
热电偶输入模块3AT652.6
接口模块3IF060.6
应用程序模块3ME963.90–1
电源模块3PS792.9
智能控制模块4C2200.01 - 110
LCD 显示模块4D1164.00 - 090。
上位机主要完成过程的监控,通过3IF接口模块与各个炉台进行通信。
系统的功能:
（1） 锅炉水位三冲量控制,高低水位报警,极限低水位、高水位报警。
（2） 炉堂负压自动调节。
（3） 燃烧自动调节,通过热效率自动寻优实现佳风煤比。
（4） 手动、自动无扰切换。
（5） 蒸汽压力自动调节,超气压报警,并自动按顺序压火。
（6） CRT 画面显示。
a. 流程图 显示实时显示开关量,模拟量,报警器状态,根据状态改变颜色及动态显示；
b. 参数图 按报表方式在CRT上显示设定值,过程值,累计值热效率等技术参数；
c. 棒状图 根据过程参量在CRT上显示,显示过程量值；
d. 设定图 按回路的棒状图在CRT上显示回路设定值、过程值、输出值。在此状态下可对回路参数进行设定；
e. 定时或随机打印报表；
f . 完善的系统自诊断功能,可诊断浮球水位计、水位变送器、温度变送器、压力变送器的错误,并根据结果改变控制方式及报警。
3 控制原理
3. 1 锅炉汽包水位自动控制
给水调节系统的任务是与锅炉蒸发量相平衡,并维持汽包水位在工艺规定的范围,给水系统采用三冲量自动调节。水位控制流程如图2 所示。
冲量控制的主反馈信号为水位差压变送器的输出,辅助反馈信号为蒸汽**,给水**。水位调节采用自整定变型PID控制算法,在大偏差时自动分离积分作用。并在水位越限前施行安全限控制。三冲量控制特点是:控制阀门阀位维持水位的恒定,水位平稳克服虚假水位的影响。
3. 2 燃烧控制系统
锅炉燃烧系统控制关键是风P煤配比的控制,系统自动修正风P煤比,使风煤配比始终是佳的,也就保证了锅炉始终在高的热效率下工作。
本系统中采用了自寻优技术,使得当环境工况条件发生变化时,系统自动修正风P煤配比,使风煤配比始终是佳的,也就保证了锅炉始终在高的热效率下工作。
4 控制软件结构
4. 1 控制软件
控制软件采用模块化程序结构,整个程序主要分为5个部分（见图3） 。
4. 1. 1 初始化模块 主要完成A/D ,D/A 模块,各数据区的初始化工作。
4. 1. 2 数据采集模块 主要完成模拟量采集、滤波及累积计算。
4. 1. 3 故障诊断模块 主要完成锅炉系统及变送器、执行器的故障诊断功能。
4. 1. 4 动态寻优模块 主要完成风煤比的动态寻优及存储数据的积累。
4. 1. 5 控制算法模块 主要完成水位控制、燃烧控制、负压控制,能根据系统诊断结果及寻优状态进行不同控制方式的切换。
4. 2 系统的监测软件
包括各种画面的显示、报表的打印、参数的设定等。程序结构如图4 所示。
图4 程序结构框图
软件系统分为主程序和中断服务程序,主程序完成系统的初始化和人机界面的管理。包括显示器管理,键盘管理,命令处理模块,时钟管理,改字处理模块等。中断服务程序完成与下位机的通信,工程量变换,自动报警处理,历史数据存储。
5 结论
由于采用了可编程控制器,实现了锅炉在多种工况下的全程控制。系统配置合理,性能可靠,操作方便,人机界面友好,显示、制表和绘图功能齐全,实用性强。该系统的投入使用,对**工厂企业的产品质量和管理水平起到了促进作用
在国家优化产品结构、**产品质量的指导方针下，马钢进行了一系列重大产业结构调整。2001年3月投产的马钢炼钢厂1#转炉是国家三期环保项目。这座95吨转炉无论在工艺水平，还是技术水平在国内都是较为**的。
整个转炉自动化系统由基础自动化、过程自动化组成。基础自动化用工业以太网、现场总线实现资源共享，完成全厂仪、电控基础自动化；过程自动化采用客户机结构，实现炼钢静态模型计算机物料跟踪和生产高度自动控制。基础自动化系统采用的是GEFanuc公司CIMPLICITY、PLC以及交直流传动装置。
系统结构
马钢炼钢厂1#转炉的设计思想是大程度的利用网络、计算机技术；大程度的简化生产操作；实现三电一体，取消仪表盘；实现自动化炼钢；建立冶炼的静态模型，实现加料、吹炼的优化炼钢；实现状态自诊断。
自动化系统的软、硬件采用GE Fanuc公司的90-30 PLC5台、40多个远程站；40多台AV/DV300传动装置（DV300用于氧枪/倾动系统）；8套CIMPLICITY操作站软件。这5台PLC分别控制转炉本体、熔剂加料及一次除尘、吹氩站、上料及汽化、煤气回收。这些子系统的操作都可在独立的HMI上完成，并且主操作室中的HMI具有互备功能。
解决方案
——氧枪的控制
氧枪的自动控制是一种全新的控制，可以实现钢水的一次高命中率，有利于对整体的炼钢水平的**。氧枪的自动控制关键在于氧枪的自动定位。马钢的1#转炉系统根据工艺的设定来完成炼钢的自动吹炼、氧枪的自动定位。
马钢炼钢厂1#转炉氧枪转动装置是采用GE FanucDV300全数字直流传动，通过Profibus现场总线实现数据的交换。其位置控制是一个闭环控制。在实际应用中通过调整氧枪的抱闸、氧枪DV300传动装置的特性参数（如：起/制动电流曲线）可以得到很好的定位性能。在1#转炉中氧枪自动定位精度为±3cm。
——倾动的控制
马钢1#转炉是按四点全悬挂、全正力矩设计。这种设计大限度地发挥了设备的潜力、其性能价格比高。但这种设计须对四台倾动装置进行负荷平衡，而负荷平衡又是自动化控制中的一个难点。
实际应用中，在DV300传动装置中加入了一块通讯卡（DGF）。PLC的倾动给定信号通过Profibus现场总线给到四台DV300。每台DV300将自身装置的状态信号（如：装置的故障信号、速度调节器的输出信号等）通过DGF发往下游装置。将装置的工作状态通过Profibus现场总线送入PLC，由PLC决定转炉倾动电机的工作曲线。
——系统自诊断
转炉炼钢是一个多系统、多设备、多阶段的复杂操作的统一，各系统的操作又存在一定独立性。在马钢炼钢厂1#95吨转炉自动化系统中，采用了自动化系统的自诊断，使原先比较难的操作变成了容易的操作。自诊断不仅包括设备故障，还包括生产的状态、工况、条件。
实际应用中的自诊断包括二部分，一是利用CIMPLICITY所具有的故障报警功能完成系统的故障动画、故障登录、故障打印等功能。二是利用PLC和操作站强大的软件功能实现系统状态自诊断，完成对系统的状态、工况、条件的判断。
结束语
马钢平改转2000年3月18日投产，并在月内实现全自动生产并且达到设计能力。系统投入生产一年以来，自动化系统稳定，已顺利炼钢近8000炉。自动化系统和网络的设计及新的控制理念在马钢平改转中得到了充分的应用，为马钢增利上亿元。采用技术**的控制系统，经实践证明取得了良好的应用效果。该系统具有通用性，可以在转炉炼钢上推广应用，继马钢1＃95吨转炉项目以后，2＃，3＃炉又在去年和今年分别得到了成功的改造。