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重型机械
高炉轴流风机的冗余自动控制系统
王军',刘鹏
(1.陕西龙钢集团炼铁厂,陕西韩城715405;2.天津赛瑞机器设备有限公司,天津300301
摘要:介绍了龙钢集团炼铁轴流风机的控制系统实施方案,以及实施过程中的一些改进和完
善,该系统实现了对风机的高可靠性冗余控制,控制系统运行稳定可靠,达到了预期效果,保证了高
炉的顺利达产达效。
关键词:可靠性;冗余;控制系统
中图分类号:TP11文献标识码:A文章编号:1001-196X(2011)05-0036-03
Redundancy automatic control system of the blast
furnace axial flow blower
WANG Jun, IIU Peng
(1. Shaanxi Longmen steel iron group Iron Works, Hancheng 715405, China
2. Tianjin SERT Machinery Eguipment Corporation Limited Inc, Tianjin 300301, China
Abstract Introduction the axial flow blower control system implementation plan and implementation process
some improving and perfecting of Longmen steel iron group ironmaking, the system achieved high reliability
of blower redundant control, the control system operation is stable and reliable, and reach the expected results
to ensure the smooth the blast furnace
Key words reliability; redundancy; control system
前言
轴流风机是大型高炉的关键设备,要保证向
高炉提供足够的空气,以保证焦炭的燃烧。能否
换も
稳定运行取决于自动控制系统的可靠性和可用
性。如果控制系统不够稳定可靠,造成误停机,
将会直接导致高炉风口灌渣等重大生产事故和安
全事故,其直接及间接损失是巨大的,尤其对于
ET200M
上千立方米大高炉。
PROFLBUS-DP
2系统结构
图1系统结构
由于自动化系统日益庞大、复杂,单靠提高
Fig. 1 Structure of system
元器件的可靠性来满足要求是不现实的。还应从
该控制系统核心采用西门子S7-400H冗余
系统总体设计上对控制系统的稳定性及可靠性提
系统,现场总线采用主-从通讯。CPU集成的
高要求。系统结构如图1所示。
DP端口作为主站 DP Master,由高可靠性IM153
收稿日期:2011-06-05;修订日期:2011-07-10
2接口模块、有源总线模块及标准300系列I
作者简介:王军(1971-),男,陕西龙钢集团炼铁厂,助理工O模块组成从站 Slave。 PROFIBUS-DP是一种
程师
2011No.5
重型机裓
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高速通讯总线,特别适合于装置一级自动控制系炉的送风流量及压力,流量检测由一台差压变送
统与分散的/0之间通讯。两台操作员站和PIC器完成,经过温压补偿、开方后换算为送风量。
间的工厂总线采用两台西门子 SCALANCE工业给定风量由工艺来决定,人工输入。现场的静叶
以太网交换机进行S7通讯,实现了四通道冗余伺服阀驱动静叶油缸,调节角度来改变送风流
通讯,任意一个节点或线路造成的网络故障均不量,静叶实际角度由位置变送器反馈至PIC,构
会影响系统正常通讯。计算机和控制系统使用知成一个小的PID定位控制系统。在机组转速未达
名品牌大容量在线式UPS电源,并利用计算机到额定速度时,静叶处于关闭状态为14,当转
串口对UPS电源实现在线监控及报警输出。
速稳定后,系统自动发出静叶释放命令,静叶释
3硬件系统
放至22°并保持。当系统投入自动后,将使其处
于自动操作状态,并可在手动和自动之间转换
操作员站配备稳定性较好的品牌高端商务机,5.2主要保护逻辑
预装正版 Windows Xp,同时配备两块西门子
当系统检测到风机逆流后,将按照以下顺序
CPI613A2网卡,以实现和PIC之间的S7冗余通动作:首先发出喘振预报1s后,如风机仍然逆
讯、状态监控、数据采集、设备操作等功能。
流,则将防喘阀打开至一个预设角度,降低风机
控制器为西门子的冗余套装产品6ES7654,负载3s后如持续逆流则风机进人安全运行,此
其中包含UR2-H2*9机架一块、PS40710A元时防喘阀全开进行放风,静叶回到22°,5s后如
余电源模块两块、S7-414H控制器两块、通讯没有变化则认为出现了严重故障,风机发出停机
处理器CP443-1两块、同步模块四块、1M同信号。系统安全运行(逆流)流程如图2所示
步光缆两根、2M存储卡两块、后备电池4块等。
实现了电源、控制器、监控层及现场级的冗余,
喉差开关三取
大大提高了可靠性。
仪表方面,关键部位檢测元件如轴振动、轴
自动复位
位移、转速检测、前置放大器、压力、流量、定
位器、防喘阀等均采用 Bently、 Rosemount
保持い,井合、教
AP<△P
EJA、E+H、 Fisher等品牌。
4软件系统
く持3井
在复杂的控制系统中,软件的故障往往高于
硬件。因为软件存在的问题不易体现,所以个
保持5s并H
AP<△P
完善的程序设计不仅仅是对编程软件的熟练应
用,更重要的是还要考虑现场经验和应用。
止回阅强制关[安全运行门
操作员站使用了中文版WinC6.2 SCADA软
件,实现数据采集、设备状态监测和控制、实时
下一次启动程序
趋势及历史曲线查询、报警检测等。 Wincc是德
?2安全运行(逆流)流程
国西门子公司处于世界领先地位的工控软件,是
Fig 2 Flow chart of safety running
一个功能强大的监控系统,既可以用来完成小规
模的简单应用,也可以用来完成复杂的工程项目。
控制系统使用 SIMATIC Step75.4编程软件,
6提高可靠性的措施
实现硬件组态、现场通讯、数据采集、设备的启6.1供电系统
动、停机、连锁保护、报警等相关功能。
控制系统包括操作员站、PIC、现场自动化
5主要工艺
仪表、汽轮机电磁阀、汽轮机油动机、风机静叶
伺服阀、防喘振阀、阀门定位器等供电均采用大
5.1静叶控制
容量在线式UPS提供的AC220V和冗余DC24V
轴流风机主要依蕐调节静叶角度来改变向高电源。UPS电源输入侧交流双回路供电并可自动