發布日期：2022-04-22 點擊率：82 品牌：安川_Yaskawa
摘 要：論述了Yaskawa PLc和Yokogawa Fcs在寶鋼4BF噴煤制粉系統中的應用。PLc完成電氣數字量信號的邏輯控制，Fcs完成儀表模擬量信號的調節控制，二者通過網絡進行通信，實現控制系統功能。
0 前言
寶鋼4BF L1基礎自動化級控制系統采用了日本Yaskawa公司和Yokogawa公司提供的三電一體化新系統，主要完成電氣邏輯控制和儀表調節控制。在雙重化的V—NET網上有4臺電氣控制的CP-317可編程邏輯控制器(PLC)、5臺儀表控制的Centum-CS3000的控制站(FCS)和2臺工程師站及7臺CP5800人機接口(HMI)，其中PLC3和FCS5應用于噴煤制粉系統控制。圖l所示為高爐基礎自動化控制系統框圖。
1 制粉工藝
制粉系統由原煤倉、給煤機、磨煤機、煙氣升溫爐、引風機、排風機、袋式收粉器等組成。原煤由供煤皮帶送人三個原煤倉，經過原煤倉出口閥進人給煤機，再經落煤管進入磨煤機，經干燥和碾磨，合格的煤粉由輸送管送人袋式收粉器，將氣粉混合物中的煤粉收集下來進入振動篩，除去雜物，經落粉管進入煤粉倉。煙氣升溫爐燃燒高爐煤氣和焦爐煤氣，產生l 000℃左右的煙氣，與經引風機抽引進入的高爐熱風爐廢氣(160～280℃)混合成200～290℃的干燥氣。袋式收粉器排出的煙氣由主排風機抽引并經煙囪排人大氣。圖2所示為制粉工藝流程圖。
2 PLC系統
PLC采用日本安川電機公司的CP-317，CP-317硬件采用了cPU雙重化結構，同一個機架中
的2個CPU，一個為在線運行，一個為熱備。V-NET采用CP.2520通信模塊進行通信，并采用雙重化的結構，V-NET的通信速率可達10 Mb/s。CP-317 PLC和2000系列遠程I/O站的通信采用cP-215模塊進行通信，其通信速率可達4 Mb/s。CP-317 PLc的編程采用CP-717 EWS軟件來實現。HMI的畫面通過CP-5800與FCS應用程序的開發實現其功能。圖3所示為CP-717軟件中PLC組態界面，用此界面可以實現機架、槽號、模塊、地址等硬件組態。
3 FCS系統
Centum一Cs3000系統的現場控制站FCS采用了其適用于大型控制系統的增強型KFCS2控制站。增強型控制站KFCs2由以幾部分組成：現場控制單元、節點單元及通信總線。現場控制單元負責各種控制、計算和數據通信;本地節點單元和遠程節點單元負責現場信號的采集和控制輸出。HMI畫面和儀表流程控制程序均在工程師站的CS300軟件環境下編制，通過雙冗余V-NET網絡與控制站進行通信。圖4為Cs3000軟件中FCS組態界面，可以實現配置通信節點，組態硬件等功能。
4 網絡通信
控制系統中網絡通信種類相對較多，如：HMI與DCS、HMI與PLC、PLC主站與遠程站、FCS主站與遠程站、PLC與FCS及CP717與PLC等。其中HMI與PLC，PLC與DCS的通信比較復雜。
HMI的CS3000與PLC通信是通過在上位機安裝CP5800軟件，PLC編寫CP2520通信程序來
實現的。通過CP5800中定義各種形式名和TAG名，完成畫面的監控報警等功能。
PLC與DCS互相通信交換實時數據，其中PLC采用LINK通信方式，DCS采用GS通信方式。PLC3的VNET站號為13，FCS5的VNET站號為05，每一站可以發送接收各16 WORDS的信號。PLC3的信號發送地址為OW2070—OW207F，接收地址為:IW2040-IW204F。FCS只能收發位(bit)信號，且一個字(word)內的位的排列次序與PLC相反，發送地址位為%GS00105一%GS25605，接收地址為%GS00113一%GS25613。
圖5為在PLC3的CP2520模塊硬件組態屬性中設置LINK通信的界面，將預先分配好的各控制站地址及字數輸入到分配表中，其中PLC3的寄存器類型為輸出OW，是發送給其他站信號的地址，其他站寄存器類型為IW輸入，是PLC3接收其他站信號的地址。
圖6為FCS5在GS通信組態屬性中的設置界面，將相應的通信信號寫入到表中，即可發送給其他控制站，接收其他控制站信號時，直接在FCS5程序中使用GS變量調用，格式為：GS+序號+站號。
5 系統功能
PLC與DCS共同完成了高爐噴煤制粉生產要求的全部控制功能。包括設備的操作方式選擇，手動啟動，自動順序啟動，自動順序停車，緊急停止等電氣邏輯控制功能;也包括磨煤機入口負壓、磨煤機出口溫度調節，升溫爐燃燒控制、給煤量調節等儀表調節控制功能。
在制粉啟動和停止過程，磨煤機出口溫度控制十分重要，關系到制粉的成敗，下面對PLC與DCS控制磨煤機出口溫度加以闡述。制粉系統啟動中的PLC再循環氣切斷閥全開信號，使DCS控制再循環氣流量調節閥處在全開位置，PLC啟動主排風機后，將主排風機入口切斷閥全開，此后DCS通過主排風機入口調節閥控制系統最小流量，再循環氣調節閥控制磨煤機人口壓力。當PLC送來“暖機指令”時，DCS通過控制廢氣引風機入口調節閥，使磨煤機出口溫度按5—
7℃/mill的速度升溫到80℃。延遲后確認給煤機投入，同時小燒嘴進行點火，保持最低負荷，磨煤機人口壓力切換到引風機人口調節閥控制。為維持磨煤機出口溫度為80℃，再循環氣調節閥按曲線由小燒嘴控制磨煤機出口溫度。隨著給煤量的繼續增加，小燒嘴達到最大流量，循環氣調節閥完全關閉。此時PLC啟動大燒嘴，大燒嘴啟動后，小燒嘴回到最小負荷，磨煤機出口溫度由大燒嘴控制。
制粉系統停機時，PLC發出斷煤指令，升溫爐大小燒嘴自動關閉，打開再循環氣切斷閥，DCS控制給煤量慢慢減少。當給煤量降至最小值時，引風機入口調閥漸關至全關，再循環氣調節閥漸開至全開，PLC停止給煤機。磨煤機出口溫度繼續按1℃/min左右的速度下降，直到磨煤機出口溫度降至60℃，此后PLC控制其他電氣控制設備停止，恢復到初始狀態。
6 結束語
2005年4月寶鋼4號高爐制粉系統順利投產，Yaskawa PLC與Yokogawa FCS在制粉控制系統中的應用取得了良好的效果，不僅滿足了高爐噴煤制粉正常生產的全部控制需求，而且PLC和DCS通過網絡通信進行信號交接，實現了電氣邏輯和儀表調節的獨立控制，也為現場電氣和儀表專業人員的維護工作創造了有利條件。
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