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97年太鋼引進的法國二十輥軋機、冷熱不鏽帶鋼退火線、光亮線等新裝備，是擴大不鏽鋼生產能力、發展民族工業、增強不鏽鋼市場競爭能力，擴大不鏽鋼市場占有份額的重要舉措。冷軋煤氣混合加壓站，是太鋼不鏽帶鋼退火線的配套設施，有加壓機３台，氣源為高爐煤氣、焦爐煤氣；由於生產線工況不穩而造成用量大幅度頻繁波動；同時由於氣源管網方麵的狀況較差，高爐煤氣壓力波動範圍3～10Kpa，焦爐煤氣壓力波動範圍1.5～6.5KPa；其波動有時頻率很快，僅靠儀表調節產生震蕩、用人工調節措手不及；經常出現長時間的低壓，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。不穩的氣源、多duo變bian的de用yong戶hu，使shi處chu於yu中zhong間jian環huan節jie的de冷leng軋zha煤mei氣qi混hun合he加jia壓ya站zhan成cheng為wei矛mao盾dun的de集ji中zhong點dian和he保bao障zhang不bu鏽xiu鋼gang生sheng產chan質zhi量liang的de關guan鍵jian。原yuan設she計ji的de儀yi表biao調tiao節jie係xi統tong根gen本ben無wu法fa滿man足zu生sheng產chan要yao求qiu。
太鋼於1999年6月成立了項目攻關組，經過幾個月的艱辛努力，采用先進的德國西門子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製，實現了混合煤氣熱值、加壓機後壓力雙穩定的目標，確保了不鏽鋼的正常生產，節能效益非常可觀。
1 係統概要
改造後的係統構成複雜，僅調節閥就有九個，此外還要增加變頻器，由計算機控製切換調節三台風機轉速；增加熱值儀，串級調節高焦配比。采用德國西門子S7-300 PLC可編程控製 器和 台灣研華IPC 610工控機構成DCS係統。S7-300PLC可編程控製器作為下位來實現所有信號的采集、運算、調節，其特點是：模塊化、無排風結構、易於實現分布、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 控製原理
本係統含四個調節回路：
2.1 熱值調節
熱值是用戶氣源的主要質量指標之一。
冷軋煤氣混合加壓站以高爐煤氣為主氣，它不可控製，取決於用戶用量；焦爐煤氣為輔氣，要求控製其兩道閥門,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jiao叉cha限xian幅fu調tiao節jie係xi統tong。以yi熱re值zhi調tiao節jie為wei主zhu環huan，焦jiao爐lu煤mei氣qi流liu量liang調tiao節jie為wei副fu環huan，加jia入ru了le高gao焦jiao煤mei氣qi流liu量liang單dan交jiao叉cha限xian幅fu。焦jiao爐lu煤mei氣qi流liu量liang的de設she定ding值zhi不bu單dan單dan取qu決jue於yu熱re值zhi調tiao節jie器qi輸shu出chu信xin號haoMV，而且受到高爐煤氣流量的瞬時值的限製，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。
該控製思想一則使焦爐煤氣流量調節器的調節量不至於過大，從而使高焦配比值在小範圍內波動；二則使主環調節器不至於產生調節飽和，加快了滯後較大的主環的動態響應，改善了係統的調節品質。
對dui熱re值zhi儀yi信xin號hao故gu障zhang也ye有you保bao護hu性xing，在zai實shi際ji的de運yun行xing中zhong，我wo們men發fa現xian工gong人ren有you時shi忘wang記ji了le給gei熱re值zhi儀yi過guo濾lv器qi排pai水shui，使shi煤mei氣qi入ru口kou壓ya力li太tai低di，燃ran燒shao不bu夠gou，造zao成cheng儀yi表biao信xin號hao顯xian示shi偏pian低di很hen多duo，即ji使shi焦jiao爐lu煤mei氣qi閥fa開kai到dao最zui大da，也ye不bu可ke能neng把ba熱re值zhi調tiao至zhi“正常”，但(dan)此(ci)時(shi)熱(re)值(zhi)調(tiao)節(jie)器(qi)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)受(shou)到(dao)高(gao)爐(lu)煤(mei)氣(qi)流(liu)量(liang)的(de)交(jiao)叉(cha)限(xian)幅(fu)，故(gu)在(zai)此(ci)三(san)個(ge)信(xin)號(hao)中(zhong)，最(zui)終(zhong)以(yi)上(shang)限(xian)值(zhi)為(wei)焦(jiao)爐(lu)煤(mei)氣(qi)流(liu)量(liang)調(tiao)節(jie)器(qi)的(de)設(she)定(ding)值(zhi)，從(cong)而(er)使(shi)焦(jiao)爐(lu)煤(mei)氣(qi)流(liu)量(liang)調(tiao)節(jie)閥(fa)被(bei)約(yue)束(shu)在(zai)了(le)一(yi)定(ding)的(de)閥(fa)位(wei)，最(zui)終(zhong)使(shi)混(hun)合(he)煤(mei)氣(qi)熱(re)值(zhi)波(bo)動(dong)穩(wen)定(ding)在(zai)一(yi)定(ding)範(fan)圍(wei)內(nei)。
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節器，二閥閥位更加混亂,當係統工況變化較大時，其中一閥就會成為調節的“瓶頸”；若采用雙調節器進行調節，二閥各自進行動作，雖能使係統在某一閥位組合狀態下穩定，但有可能造成二閥閥位相差太大，同樣可導致“瓶頸”的現象。
對dui此ci采cai用yong單dan台tai調tiao節jie器qi串chuan調tiao雙shuang閥fa的de控kong製zhi方fang案an，即ji在zai計ji算suan機ji中zhong設she置zhi一yi台tai軟ruan調tiao節jie器qi，其qi輸shu出chu信xin號hao給gei到dao兩liang台tai手shou操cao器qi，同tong時shi帶dai動dong兩liang台tai電dian動dong蝶die閥fa。為wei防fang止zhi二er閥fa同tong時shi動dong作zuo造zao成cheng超chao調tiao，將jiang兩liang手shou操cao器qi內nei的de死si區qu設she置zhi的de有you所suo差cha別bie，當dang調tiao節jie器qi輸shu出chu要yao求qiu的de閥fa位wei信xin號hao與yu實shi際ji閥fa位wei反fan饋kui信xin號hao出chu現xian偏pian差cha時shi，死si區qu小xiao的de手shou操cao器qi（電動調節閥）首先動作，若偏差不大時，就能糾正過來；當調節量不夠時，偏差增大，死區大的手操器（電動調節閥）也(ye)動(dong)作(zuo)，加(jia)大(da)調(tiao)節(jie)力(li)度(du)，使(shi)係(xi)統(tong)迅(xun)速(su)回(hui)到(dao)穩(wen)定(ding)狀(zhuang)態(tai)上(shang)。當(dang)係(xi)統(tong)出(chu)現(xian)較(jiao)大(da)偏(pian)差(cha)時(shi)，常(chang)會(hui)出(chu)現(xian)同(tong)時(shi)超(chao)出(chu)二(er)者(zhe)死(si)區(qu)範(fan)圍(wei)的(de)現(xian)象(xiang)，則(ze)二(er)閥(fa)一(yi)同(tong)動(dong)作(zuo)，使(shi)偏(pian)差(cha)迅(xun)速(su)減(jian)小(xiao)到(dao)一(yi)定(ding)範(fan)圍(wei)，此(ci)時(shi)大(da)死(si)區(qu)的(de)電(dian)動(dong)調(tiao)節(jie)閥(fa)停(ting)止(zhi)動(dong)作(zuo)，剩(sheng)餘(yu)的(de)小(xiao)偏(pian)差(cha)靠(kao)死(si)區(qu)小(xiao)的(de)調(tiao)節(jie)閥(fa)來(lai)進(jin)一(yi)步(bu)精(jing)調(tiao)到(dao)位(wei)。
總之，本控製思想避免了上述兩種調節方法的弊端，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，既提高了調節品質，又減少了工人勞動強度。
2.2 混壓調節
混壓調節表麵上看來於用戶的要求“無關”，實際中卻扮演非常重要的角色，它既影響熱值、又影響加壓機後壓力。可以說，混壓調節不好，則熱值調節、加壓機後壓力調節都無從談起。
2.2.1 “水漲船高”調混壓
本回路為一串級隨動調節係統。在控製回路中建立數學模型，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。從熱值的穩定方麵來看，機前混壓能夠隨高、焦煤氣壓力波動而適時適度地調整，保證了焦爐煤氣能夠按所需的量順利配入；congjiayajihouyalidewendingfangmianlaikan，jiqianyalibianhuafanweibuzhiyutaikuan，jianshaoleduijiayajihouchukouyalitiaojiedeganrao。hunyatiaojiejiushikongzhigaolumeiqideliangdaofamen，weilebimian“瓶頸”，同樣如上所述，也采用了一台軟調節器控製兩台電動調節閥的方式，減少對機後出口壓力調節的幹擾。
2.3 加壓機後壓力（變頻）調節
加壓機後壓力是用戶氣源的主要質量指標之二。
本回路為一定值單回路調節係統。其設定值為13.5Kpa,當加壓機後出口壓力升高/降低時，增大/減小變頻器的輸出頻率，從而改變加壓機的轉速，以“變”求“穩”。
zaijisuanjihebianpinqishangdoushezhilezuidiyunxingpinlv，congerbaozhengchukouyabuzhiyutaidi，yebaozhenglezidaiyoubengnenggougeichuzugoudeyouyayouliang，yimianshaohuaizhouwa。zhelianggepinlvyunxingxiaxianshibaozhengjiayajishebeianquan、用戶正常生產的兩道防線。
2.4 加壓機後壓力（泄放）調節
這是加壓機後壓力調節的另一手段。
本回路為一定值單回路調節係統，其設定值為14KPa，當加壓機後出口壓力升高/降低時，增大/減小泄壓閥的開度，以“泄”求“穩”。
2.4.1 變頻、泄放“雙管齊下”穩壓力
通常，泄放調節器的設定值高於變頻調節器的設定值，一般情況下，變頻器“全權負責”係統的調節，而泄放閥處於關閉的“休閑”狀態。當用戶突然大減量，造成出口壓驟然升高，變頻的調節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節。 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。
在調節過程中，絕不會出現既保持加壓機轉速較高，又使泄放開啟一定高度的“穩定平衡”狀態。――這就是將設定值設得不同的奧妙所在。
綜上所述,本係統在控製思想和軟件編製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，又提高了調節精度。
(2)兩閥在調節過程中，不會造成“瓶頸”現象。閥位死區大的南閥閥位“階 段”性地跟蹤死區小的北閥閥位。當偏差產生時，北閥“有錯必糾”，南閥對北閥在調節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“調一把”（當北閥閥位調到一定開度時效果就不顯著了，此時取決於南閥的開度）。
(3)不怕“死機”、掉電保變頻
軟件多次調試後，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。
(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jiang變bian頻pin器qi輸shu出chu頻pin率lv下xia調tiao為wei零ling，此ci時shi原yuan運yun行xing的de加jia壓ya機ji處chu於yu停ting止zhi狀zhuang態tai，電dian流liu很hen小xiao，可ke拉la掉diao其qi刀dao開kai關guan，並bing馬ma上shang再zai合he上shang另ling一yi台tai備bei用yong加jia壓ya機ji的de刀dao開kai關guan，因yin變bian頻pin器qi未wei停ting，3～4分鍾即可調頻加速到工作狀態。當然二者切換期間，需關照冷軋關小燒嘴。
3 係統軟件
控製係統在WIN98環境下運行，組態軟件為STEP7 V5.0及Kingview5.0。
係統利用組態軟件Kingview5.0的驅動程序與下位S7-300PLC進行 數據通訊， 包括數據 采集和發送數據/指令；下位S7-300PLC則通過 MPI卡與 上位計算機交換數據，每一個驅動程序都是一個COM對象，這種方式使通訊程序和組態軟件構成一個完整的係統，保證了係統高效率地運行。
4 係統畫麵
係統監控操作畫麵多達20多屏，包括：方便工人操作的監控畫麵和為軟件工程師提供接口的整定畫麵；形象直觀的模擬畫麵；易於統計抄表的參數畫麵；便於追查事故原因的曆史趨勢畫麵；提供技術分析信息的實時曲線畫麵等等。
畫麵分為兩大類：操作員畫麵、工程師畫麵
操作員畫麵向操作人員提供了各種數據、曲線、功能鍵，顯示內容豐富鮮明、操(cao)作(zuo)簡(jian)捷(jie)可(ke)靠(kao)。係(xi)統(tong)中(zhong)畫(hua)麵(mian)的(de)組(zu)態(tai)編(bian)製(zhi)有(you)很(hen)多(duo)新(xin)穎(ying)之(zhi)處(chu)，其(qi)中(zhong)模(mo)擬(ni)畫(hua)麵(mian)中(zhong)九(jiu)個(ge)調(tiao)節(jie)閥(fa)的(de)閥(fa)位(wei)均(jun)可(ke)以(yi)從(cong)畫(hua)麵(mian)中(zhong)翻(fan)板(ban)示(shi)意(yi)的(de)角(jiao)度(du)來(lai)得(de)知(zhi)，並(bing)在(zai)閥(fa)旁(pang)邊(bian)給(gei)出(chu)了(le)三(san)位(wei)有(you)效(xiao)數(shu)字(zi)（一位小數）的百分開度，形象、準確地反映了現場閥門的實際開度，使操作人員感到熟悉親切；係統共有三台加壓機，通常開１備２，為wei了le準zhun確que反fan映ying各ge加jia壓ya機ji的de運yun轉zhuan情qing況kuang，該gai畫hua麵mian中zhong設she置zhi了le加jia壓ya機ji動dong態tai旋xuan轉zhuan葉ye片pian，運yun轉zhuan的de加jia壓ya機ji其qi葉ye片pian在zai旋xuan轉zhuan，備bei用yong的de加jia壓ya機ji無wu葉ye片pian顯xian示shi，故gu操cao作zuo人ren員yuan可ke以yi清qing晰xi明ming了le的de看kan到dao三san台tai加jia壓ya機ji的de開kai備bei情qing況kuang；因加壓機的轉速與變頻頻率成正比，所以加壓機中的旋轉葉片的轉速隨變頻器的頻率大小而改變，頻率大時，旋轉葉片轉速大；頻率小時，旋轉葉片轉速小，動態顯示十分逼真；在(zai)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)管(guan)網(wang)的(de)各(ge)個(ge)控(kong)製(zhi)點(dian)均(jun)有(you)相(xiang)應(ying)的(de)采(cai)集(ji)數(shu)字(zi)顯(xian)示(shi)，真(zhen)實(shi)的(de)反(fan)映(ying)了(le)各(ge)個(ge)控(kong)製(zhi)點(dian)的(de)瞬(shun)時(shi)值(zhi)，總(zong)之(zhi)，畫(hua)麵(mian)中(zhong)三(san)大(da)管(guan)道(dao)走(zou)向(xiang)明(ming)了(le)，主(zhu)體(ti)設(she)備(bei)位(wei)置(zhi)確(que)切(qie)，工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)形(xing)象(xiang)生(sheng)動(dong)，各(ge)種(zhong)參(can)數(shu)“就地顯示”，整個係統運行工況集於一屏，一目了然，實為操作員、技術員所喜愛的主畫麵之一。
工程師畫麵：為軟件工程師提供了進行係統整定的良好界麵，是工程師在調節中進行參數修改和設定的重要環境，也是自控係統的核心。
5 結束語
該係統自投運以來，在生產正常的情況下，熱值穩定在6.0左右、壓力穩定在13.5Kpa左右，完全滿足了用戶的要求，同時變頻運行於30～40Hz左右，泄放閥一般處於關閉的狀態，大大減少了泄放煤氣量和淨焦煤氣量，達到了預期的安全生產、提高產品質量、節能降耗的目的。係統的控製思路和方法十分新穎、獨特，是太鋼乃至全國各大鋼廠均未采用過，這些獨特的控製方法為所有鋼廠的煤氣混合加壓站提供了新思路，也為節能、降耗的實現樹立了榜樣。
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