項目介紹

　　燒結(jié)工藝是煉鐵的前端工序，配料是它的關(guān)鍵，決定了燒結(jié)球團的質(zhì)量，物理性質(zhì)，化學成分，對高爐鐵水的質(zhì)量和煉鐵效率有著深遠的影響，要保持高質(zhì)量的配料水平，必須采用配料自動控制，本文將介紹模糊控制在 自動配料和配料加水中的應(yīng)用。

　　配料及配料加水工藝

　　燒結(jié)配料共有18個配料倉，料倉內(nèi)裝有含鐵原料、燃 料、石灰石、生石灰、白云石、返回礦等原料，料倉下面各有一個給料皮帶，給料皮帶由電機帶動旋轉(zhuǎn)，將料落入圓盤下面送料皮帶，由送料皮帶送入混合機，在混合機中加水攪拌，完成加水功能。在配料生產(chǎn)中，各參數(shù)優(yōu)化組合恰當，對燒結(jié)礦的品位，堿度，等一系列工藝要求有著十分重要的意義。

　　配料自動控制

　　·配料基礎(chǔ)級自動控制

　　配料PLC采用西門子S7-400，它配有一個操作員面板 OP37，通過面板也可進行優(yōu)化參數(shù)的操作。OP37由 PROTOOL編程，它以很高的分辨率，動態(tài)地顯示彩 色配料工藝畫面。在主控室，配有上位機，上位機與配料PLC共同連在PROFIBUS網(wǎng)上，隨時顯示配料工藝 信息。畫面由WINCC制作。這樣在主控室也可隨時監(jiān)控配料情況。

　　一般由優(yōu)化機計算出下料量，借助以太網(wǎng)通訊至配料PLC，再經(jīng)PLC的模擬量輸出模板送往電子稱，完成設(shè)定功能。電子稱的流量反饋信息通過PLC的模擬量輸入模板送往優(yōu)化機，完成顯示功能。

　　·配料優(yōu)化

　　下料量計算：我們提出一種專家(操作人員，理論研究 人員都可為專家)經(jīng)驗法的思路，基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和各種具體實用的優(yōu)化技術(shù)。它將專家的經(jīng)驗(包括 操作人員的經(jīng)驗積累，研究人員的理論經(jīng)驗，和各種實驗數(shù)據(jù))存儲于專家數(shù)據(jù)庫供人們調(diào)用。優(yōu)化算法將“經(jīng) 驗”提取出來進行處理，形成優(yōu)化數(shù)據(jù)庫，因此，它回避了經(jīng)驗公式法和理論計算法的不足，沒有的, 但又是以高的概率去接近現(xiàn)實。在配料計算中，用它算出的下料值進行燒結(jié)，確實能夠使燒結(jié)爐況穩(wěn)定，配料順利，堿度穩(wěn)定產(chǎn)品合格率提高。

　　·下料故障判斷

　　下料故障因素很復(fù)雜，主要有堵料和失控兩種。一般說來在短時間內(nèi)如果流量過大，并且流量對時間變化導(dǎo)數(shù)很大且為正，則為堵料，較長時間內(nèi)如果流量過小，并 且流量對時間變化導(dǎo)數(shù)很小，則為失控。具體應(yīng)用時采用模糊推理的方法，隸屬函數(shù)采用三角形隸屬度函數(shù), 推理規(guī)則由優(yōu)化程序確定。

　　混合加水自動控制

　　混合料加水量，大大地影響燒結(jié)礦的品質(zhì)，燒結(jié)終點等其它環(huán)節(jié)的正常運行，混合料分兩次加水，即一次混合加水和二次混合加水。一次混合占絕大多數(shù)的加水量，二次混合占小部分加水量，起微調(diào)作用。由于一次混合加水與二次混合加水原理相同，我們僅介紹一次混合加水。

　　系統(tǒng)配置

　　本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為工業(yè)以太網(wǎng)，監(jiān)控機、優(yōu)化機和配料PLC控制器都連接在網(wǎng)上。配料PLC采用西門子的S7-400控制器來完成現(xiàn)場模擬量的輸入輸出處理，完成PID控制算法的 實現(xiàn)，并實現(xiàn)控制量的輸出。 配料PLC控制器通過通訊模板CP443與燒結(jié)機主體S7-400控制器通訊?？刂破鞯木幊?軟件為STEP7。上位機通過以太網(wǎng)卡CP1413入網(wǎng)。

　　監(jiān)控畫面由WINCC完成，有多種打印功能，查詢功能,數(shù)據(jù)收集和歸檔功能，聲光報警功能,統(tǒng)計和報表功能,有功能均設(shè)計了友好的人機對話機制。

　　優(yōu)化算法用VC++編程實現(xiàn)，VC++可與WinCC共享數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)共享來讀取控制參數(shù)，完成控制算法，并由WinCC在線修改。人機接口部分由VC++和WinCC共同完 成，控制面板由PROTOOL編程。

　　小結(jié)

　　采用優(yōu)化算法，完成配料控制和加水控制，從實際應(yīng)用來看效果很好。燒結(jié)合格率提升許多，爐況穩(wěn)定，利用系數(shù)也提高了。由于配料故障的判斷，減小了故障處理時 間并提高了生產(chǎn)率。此外，前饋加水控制的應(yīng)用效果良好，也大大提高了成品質(zhì)量。

工藝系統(tǒng)

本項目符合標準的電站工藝，工藝流程圖如下圖所示，本機組基本運行方式為兩爐一機母管制、定壓運行(同時存在單臺爐機運行的工況)。正常時，減溫減壓器不投入運 行；當汽機故障時，減溫減壓器投入運行，保證熱用戶汽源的穩(wěn)定。SIEMENS   PCS7  PS過程控制系統(tǒng)的模擬量(MCS)、順序控制(SCS)、數(shù)據(jù)采集和處理(DAS)、燃燒器管理系統(tǒng)(FSSS)、汽機跳閘保護(ETS)等功能，以滿足各 種運行工況的要求，確保機組安全、高效運行。

鍋爐、汽機和主要輔機可設(shè)置保護系統(tǒng)，當檢測到危險工況或關(guān)鍵的過程變量超過允許值時使系統(tǒng)及輔機跳閘，采用冗余和分散的跳閘原則以獲得防止系統(tǒng)拒動和誤動的充 分保證。

系統(tǒng)特點

· 為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，我們采用的系統(tǒng)軟件平臺為 英文bbbbbbS NT4.0系統(tǒng)。

· 采用了應(yīng)用于電站控制的PS軟件包，組態(tài)方便合理，節(jié) 省了大量的時間和人力并且易于擴展。

· 在OS上應(yīng)用了客戶機－服務(wù)器系統(tǒng)

· 冗余功能

- 硬件冗余：控制器冗余系統(tǒng)可以實現(xiàn)雙控制冗余切換的功能，當主控的CPU出現(xiàn)故障時，另一CPU自動地接替主控CPU的工作，切換時間為毫秒級。

- 通訊冗余功能：在本項目中采用了符合PROFIBUS-DP 協(xié)議的ET200MI/O站冗余通訊接口和電纜，實現(xiàn)了與雙CPU的冗余通訊。

- 電源冗余:在給CPU和模件供電中采用了電源冗余配置。

· 過程控制系統(tǒng)的監(jiān)視、報警和自診斷功能高度集中在CRT上和在打印機上打印，控制系統(tǒng)可在功能和物理上進行分散。

結(jié)束語

在控制系統(tǒng)具體設(shè)計中，我們采用了應(yīng)用于電站控制的 PS軟件包，使得組態(tài)方便合理，易于擴展并節(jié)省了大量的時間和人力。在冗余功能控制方面，控制器冗余系統(tǒng)可 以實現(xiàn)雙控制冗余切換的功能，切換時間為毫秒級；通訊上采用了符合PROFIBUS-DP協(xié)議的ET200MI/O站冗余通訊接口和電纜，實現(xiàn)了與雙CPU的冗余通訊；此外還在給CPU和模件供電中采用了電源冗余配置。另外，過程控制系統(tǒng)的監(jiān)視、報警和自診斷功能都高度集中在CRT上和在 打印機上打印，控制系統(tǒng)可在功能和物理上進行分散。