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      棒材廠加熱爐控制系統(tǒng)的應(yīng)用

      2009-09-29 08:58:18
      新媒體研究 2009年14期
      關(guān)鍵詞:換向閥加熱爐通訊

      康 兵

      [摘要]介紹加熱爐控制系統(tǒng)的硬件和軟件構(gòu)成、通訊方式及功能描述等,具體闡述加熱爐三段換向閥的控制過程。運(yùn)行過程中該套系統(tǒng)穩(wěn)定、通訊快速,取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

      [關(guān)鍵詞]PLC 換向閥 通訊 加熱爐

      中圖分類號(hào):TK1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(2009)0720107-01

      棒材廠加熱爐為推鋼式加熱爐,采用蓄熱室燃燒技術(shù),三段加熱制度,分別為均熱段Z01、加熱段Z02、預(yù)熱段Z03。各段采用側(cè)向空氣單蓄熱燒嘴供熱。除了上述3個(gè)供熱段外,還設(shè)有一個(gè)預(yù)熱段,以充分吸收常規(guī)燃燒從爐尾排放的煙氣余熱,節(jié)約能源。高、焦、轉(zhuǎn)爐混合煤氣為燃料,空氣為助燃?xì)怏w。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量,加熱爐的加熱溫度應(yīng)該在規(guī)定的溫度范圍內(nèi),不應(yīng)產(chǎn)生過熱或過燒,使燒損率被控制在最低限度;坯料的加熱溫度從整個(gè)斷面看要均勻一致;鋼坯在加熱過程中可能的氧化燒損應(yīng)最小。全爐共設(shè)有56個(gè)燒嘴,分成15組,15組分三段控制,預(yù)熱段5組、加熱段4組、均熱段6組。

      一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

      加熱爐控制系統(tǒng)主要由操作站(計(jì)算機(jī)監(jiān)控單元)和控制站組成,操作站采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī),用Siemens組態(tài)軟件WinCC V6.0,完成數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示,監(jiān)控,歷史記錄的存取,報(bào)警記錄及參數(shù)設(shè)定??刂普静捎肧iemens PLC構(gòu)成一個(gè)主站和四個(gè)從站,用Step7編程軟件,主站和從站之間均采用Profibus-DP現(xiàn)場總線連接,其最高傳輸速度可達(dá)115Mbps。操作站和控制站之間采用TCP/IP以太網(wǎng)連接,完全滿足對數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求。系統(tǒng)組成如圖1所示。

      (一)操作站。采用兩臺(tái)西門子工控機(jī),19寸液晶顯示器,對采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、監(jiān)控,使操作員能隨時(shí)了解加熱爐各部位的參數(shù)。對主要數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)達(dá)一年之久,可快速有效地查詢。除此之外,操作站還完成參數(shù)的設(shè)定(包括控制參數(shù)、報(bào)警參數(shù)及調(diào)節(jié)器參數(shù)的設(shè)定)、實(shí)時(shí)趨勢、歷史趨勢管理、報(bào)警管理功能。工藝參數(shù)監(jiān)控畫面如圖2所示。

      (二)控制站??刂普居蒔LC主站和四個(gè)PLC從站構(gòu)成,完成對加熱爐燃燒的基本控制??紤]到系統(tǒng)模擬量處理、PID及復(fù)雜控制回路較多、為節(jié)約成本,滿足正常生產(chǎn)需要提高系統(tǒng)的響應(yīng)性能等因素,PLC系統(tǒng)采用西門子公司S7-300系列,遠(yuǎn)程I/O采用ET200,由CPU、存儲(chǔ)單元、電源模板、通訊模板、輸入/輸出模板、中間繼電器等組成,主站與從站采用Profibus-DP網(wǎng)。

      PLC控制系統(tǒng)根據(jù)工藝需要完成調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定、換向閥邏輯控制、監(jiān)測和報(bào)警、與操作站進(jìn)行通訊等控制功能。

      采用此種方式的自動(dòng)化系統(tǒng)的好處可以歸納如下:1.充分發(fā)揮CPU技術(shù)性能,從根本上簡化自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),降低設(shè)備投資。2.安裝、調(diào)試、標(biāo)定規(guī)范化。3.系統(tǒng)擴(kuò)展性能好,可輕松配置和擴(kuò)充。4.?dāng)?shù)據(jù)通訊速率高、數(shù)據(jù)可靠,可與其它網(wǎng)絡(luò)上的程序控制器透明地收發(fā)信息。5.充分采用現(xiàn)代HMI技術(shù),省卻大量操作按鈕、指示燈和顯示儀表,從而提高自動(dòng)化生產(chǎn)的操作和管理水平,使操作更加人性化和簡約化。

      二、控制方案

      PLC主要完成對56個(gè)換向閥和30個(gè)煤氣換向閥的自動(dòng)控制,換向閥的控制工藝流程如圖2所示。均熱段、加熱段、預(yù)熱段都有定時(shí)換向、半熱負(fù)荷、保溫三種模式,三段各自獨(dú)立,互不影響,由操作人員進(jìn)行選擇。在每組燒嘴處于自動(dòng)方式下:

      同一側(cè)的上下兩個(gè)蓄熱室成對同步工作,并與爐子對側(cè)的兩個(gè)蓄熱室成組工作,即:一側(cè)送空氣(同步送煤氣),另一側(cè)抽煙氣(同步關(guān)閉煤氣)。

      送空氣換向閥的動(dòng)作順序:關(guān)閉排煙閥,關(guān)到位的同時(shí)開啟空氣閥,開到位2秒鐘時(shí)開啟配套的煤氣快切閥,完成燒嘴開啟動(dòng)作。

      抽煙氣換向閥的動(dòng)作順序:關(guān)閉煤氣快切閥,關(guān)到位后1秒關(guān)閉空氣閥,關(guān)到位的同時(shí)開啟煙氣閥,完成燒嘴關(guān)閉動(dòng)作,蓄熱室開始蓄熱。

      1.定時(shí)換向,停止工作的燒嘴組在換向周期內(nèi)按啟動(dòng)間隔時(shí)間自動(dòng)啟動(dòng),但每組的換向周期保持相同。

      2.半熱負(fù)荷模式,當(dāng)某段煤氣流量大于正常值的40%小于50%時(shí),輪流停需要換向的3組;當(dāng)該段煤氣流量大于正常值的50%小于60%時(shí),輪流停需要換向的2組;當(dāng)該段煤氣流量大于正常值的60%小于70%時(shí),輪流停需要換向的1組。間隔所設(shè)定的停止換向時(shí)間后啟動(dòng)停止的一組,停止需要換向的另一組。保持每段都有燒嘴工作,段內(nèi)的燒嘴在一個(gè)周期內(nèi)開啟的個(gè)數(shù)少于配備的燒嘴數(shù)。

      3.保溫模式,三段工作方式不同。均熱段第一組保持正常換向,后面五組輪流開兩組,間隔所設(shè)定的停止換向時(shí)間后啟動(dòng)停止的一組,停止需要換向的一組。加熱段工作方式同均熱段除第一組外的后面五組,預(yù)熱段在保溫模式下全部停止換向,在需要換向的時(shí)候停下來。

      4.對重要參數(shù)進(jìn)行報(bào)警和連鎖來保證加熱爐的安全運(yùn)行。

      加熱爐的爐溫控制共3點(diǎn),由均熱段、加熱段、預(yù)熱段的各支管空氣調(diào)節(jié)閥和煤氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。爐壓控制1點(diǎn),爐膛壓力為微正壓,要求控制在±50Pa以內(nèi),通過設(shè)在預(yù)熱器后煙上的煙道閘板進(jìn)行調(diào)節(jié)。

      將加熱爐預(yù)熱器后煤氣總管流量累積值,作為煤氣消耗量的參考,同時(shí)設(shè)置操作權(quán)限,由技術(shù)人員輸入密碼對該累積值清零。

      三、抗干擾措施

      為使系統(tǒng)可靠運(yùn)行,采取了如下抗干擾措施:1.線路施工中,盡量避免信號(hào)電纜與動(dòng)力電纜平行敷設(shè);當(dāng)無法避免時(shí),信號(hào)電纜用穿管敷設(shè),然后鋼管接地;信號(hào)電纜以最短距離敷設(shè);2.儀表部分接地選用銅牌

      單獨(dú)接地;3.PLC及儀表電源由隔離變壓器單獨(dú)供電;4.所有模擬信號(hào)增加隔離措施。

      四、結(jié)束語

      本系統(tǒng)界面友好,操作方便,控制可靠,精度高。采用WinCC組態(tài)軟件,其功能強(qiáng)大,易于擴(kuò)展。投運(yùn)以來,一直穩(wěn)定可靠地運(yùn)行,在實(shí)際生產(chǎn)中取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,能夠滿足各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo),滿足控制精度要求,減輕了操作人員和維護(hù)人員的工作量。

      參考文獻(xiàn):

      [1]蔡喬方,加熱爐,北京:冶金工業(yè)出版社,1996.

      [2]汪曉光,可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.

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