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西门子 S7-300 在煤气加压站中的应用
97 年太钢引进的法国二十辊轧机,冷热不锈带钢退火线,光亮线等新装备, 是扩大不锈钢生产能力,发展民族工业,增强不锈钢市场竞争能力,扩大不锈钢 市场占有份额的重要举措.冷轧煤气混合加压站,是太钢不锈带钢退火线的配套 设施,有加压机3台,气源为高炉煤气,焦炉煤气;由于生产线工况不稳而造成 用量大幅度频繁波动;同时由于气源管网方面的状况较差,高炉煤气压力波动范 围 3～10Kpa,焦炉煤气压力波动范围 1.5～6.5KPa;其波动有时频率很快,仅 靠仪表调节产生震荡,用人工调节措手不及;经常出现长时间的低压,造成混压 困难, 使得保压力保不了热值, 保热值保不了压力, 甚至造成高炉煤气蝶阀关闭, 机前负压的险兆.不稳的气源,多变的用户,使处于中间环节的冷轧煤气混合加 压站成为矛盾的集中点和保障不锈钢生产质量的关键. 原设计的仪表调节系统根 本无法满足生产要求. 太钢于 1999 年 6 月成立了项目攻关组,经过几个月的艰辛努力,采用先进 的德国西门子 SIMATICS7300PLC,德国 UNI 公司热值仪,德国西门子变频技 术, 投入了全过程自动控制, 实现了混合煤气热值, 加压机后压力双稳定的目标, 确保了不锈钢的正常生产,节能效益非常可观. 1 系统概要 改造后的系统构成复杂,仅调节阀就有九个,此外还要增加变频器,由计算 机控制切换调节三台风机转速;增加热值仪,串级调节高焦配比.采用德国西门 子 S7-300 PLC 可编程控制 器和 台湾研华 IPC 610 工控机构成 DCS 系统.
SLC A&D AS/PT June 3-6, 2000
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S7-300PLC 可编程控制器作为下位来实现所有信号的采集,运算,调节,其特 点是:模块化,无排风结构,易于实现分布,运行可靠,性价比高.CP5611 卡 为 S7300PLC 与工控机的通讯接口卡.RS485 物理结构和 187.5K 的波特率,传 输距离可达 50m,使用中继器可达 9100m. 2 控制原理 本系统含四个调节回路: 2.1 热值调节 热值是用户气源的主要质量指标之一. 冷轧煤气混合加压站以高炉煤气为主气,它不可控制,取决于用户用量;焦 炉煤气为辅气, 要求控制其两道阀门,使高, 焦配比约 4: 折合热值 1350 大卡. 1, 2.1.1 "高焦限幅"辅热值 本回路为一串级,交叉限幅调节系统.以热值调节为主环,焦炉煤气流量调 节为副环,加入了高焦煤气流量单交叉限幅.焦炉煤气流量的设定值不单单取决 于热值调节器输出信号 MV,而且受到高炉煤气流量的瞬时值的限制,即按高, 焦理论配比值求出应配焦炉煤气流量值,乘以 1.05 和 0.95 作为 MV 的上,下限 幅值 MH1,ML1. 该控制思想一则使焦炉煤气流量调节器的调节量不至于过大, 从而使高焦配 比值在小范围内波动;二则使主环调节器不至于产生调节饱和,加快了滞后较大 的主环的动态响应,改善了系统的调节品质. 对热值仪信号故障也有保护性,在实际的运行中,我们发现工人有时忘记了 给热值仪过滤器排水,使煤气入口压力太低,燃烧不够,造成仪表信号显示偏低 很多,即使焦炉煤气阀开到最大,也不可能把热值调至"正常" ,但此时热值调 节器输出信号受到高炉煤气流量的交叉限幅,故在此三个信号中,最终以上限值
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为焦炉煤气流量调节器的设定值, 从而使焦炉煤气流量调节阀被约束在了一定的 阀位,最终使混合煤气热值波动稳定在一定范围内. 2.1.2 "双阀同控"避"瓶颈" 原设计一阀自动,另一阀手动,实际上两阀都在手动方式,因而常常顾此失 彼,致使南,北阀位相差太大;若采用两路单独的调节器,二阀阀位更加混乱, 当系统工况变化较大时,其中一阀就会成为调节的"瓶颈" ;若采用双调节器进 行调节,二阀各自进行动作,虽能使系统在某一阀位组合状态下稳定,但有可能 造成二阀阀位相差太大,同样可导致"瓶颈"的现象. 对此采用单台调节器串调双阀的控制方案,即在计算机中设置一台软调节 器,其输出信号给到两台手操器,同时带动两台电动蝶阀.为防止二阀同时动作 造成超调,将两手操器内的死区设置的有所差别,当调节器输出要求的阀位信号 与实际阀位反馈信号出现偏差时,死区小的手操器(电动调节阀)首先动作,若 偏差不大时,就能纠正过来;当调节量不够时,偏差增大,死区大的手操器(电 动调节阀)也动作,加大调节力度,使系统迅速回到稳定状态上.当系统出现较 大偏差时,常会出现同时超出二者死区范围的现象,则二阀一同动作,使偏差迅 速减小到一定范围,此时大死区的电动调节阀停止动作,剩余的小偏差靠死区小 的调节阀来进一步精调到位. 总之,本控制思想避免了上述两种调节方法的弊端,使操作人员对两个阀位 "知其一即知其二" ,无须高度紧张地频繁操作,既提高了调节品质,又减少了 工人劳动强度. 2.2 混压调节 混压调节表面上看来于用户的要求"无关" ,实际中却扮演非常重要的角色,它 既影响热值,又影响加压机后压力.可以说,混压调节不好,则热值调节,加压

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