西门子SIMATIC产品在焦炉自动配煤控制系统中的应用.docx

西门子SIMATIC产品在焦炉自动配煤控制系统中的应用西门子SIMATIC产品在焦炉自动配煤控制系统中的应用太钢合资经营企业惠晋焦业7.63米焦炉有着“中国第一炉之称，乃至亚洲最大焦炉，它属于先进环保的捣固焦炉，该工程由德国伍德公司提供焦炉技术,负责初步设计，最终形成年产全焦115万吨的消费才能，可确保太钢300万吨/年不锈钢消费所需优质铁水对焦炭低硫高强度的要求，实现大型、高效、环保、节能的清洁消费目的，是太钢施行全力打造全球最具竞争力的不锈钢企业战略步骤之一。为使焦炉煤料的配比更加准确及系统可靠，实现自动配煤装置智能化、数字化、网络化，向企业级实时数据库和治理数据库提供准确的数据;，为此在反复比拟了当今市场流行的自动化方案优劣根底上，最后选择西门子SIMATIC自动化产品解决方案，由上海大和衡器有限公司进展系统设计集成。系统工艺要求1.工艺概述每个储煤槽中的单种煤通过圆盘给料机均匀地落到定量给料机皮带上，称量和速度信号分别进入到控制系统，经过乘积运算处理计算出实际给料量，将实际给料量与设定的给料量不断进展比拟输出两路PID控制信号，分别对圆盘给料机和定量给料皮带机进展双变频调速控制，使之准确地以恒定的期望给料速率出料，保持每台CFW给料流量的恒定，以确保所设定总配比的要求。自动配煤装置实现24套圆盘给料机、定量给料机的顺序起停、报警以及模拟量的输入、输出，实现系统全自动、半自动及手动的控制，完成不同原煤料混匀给料、煤比计算及配煤流量控制并实现配料系统与带式输送机的起停连锁。圆盘及定量给料皮带机原理如图1所示：图1：圆盘及定量给料皮带机原理图2.计量控制原理CFW定量给料机主要分为四大单元：称重单元、皮带测速单元、积算控制单元、驱动单元,其中称重单元，皮带测速单元，驱动单元作为给料机的部件安装在机械本体上。称重单元主要由计量托辊和两个应变式荷重传感器组成。称重传感器安装在高精度的平台上，其测量出输送带上物料的单位长度重量；皮带测速单元采用高精度脉冲编码器安装在从动滚筒的轴端，通过滚筒转动产生脉冲信号，以上重量信号毫伏级及脉冲信号分外传送至积算控制系统。其积算称重原理如下所示：Q：输送量(重量范围0t1)(kg)q：瞬时输送量(kg/min)W：物料的单位长度重量(kg/m)(载荷密度)V：皮带速率(m/min)设输送带的运行长度为l，输送带的速度为v，输送带运行时间为t,其关系为l=vt因此在输送带运行了t1时间后，输送带的运行长度为l1=vt1，那么，输送流量可用以下方程式表示：给料机的输送量为A，B，C三点所包围的面积。如下列图所示。W=f(l):在任选的单位运行长度l上的载荷密度Wdl:在微小运行间隔(dl)上的输送量上述说明：要计算获得输送量，需通过称量传感器检测到煤流的单位长度的瞬时重量信号，同时速度传感器检测到速度脉冲信号。通过控制仪表将重量信号与速信号进展乘积运算，进而求得输送量，并通过输送量积算求得累积量。3.工艺设备主要参数物料粒度：080mm物料散密度：800kg/m3物料水分：1012物料温度：常温给料方式：圆盘给料皮带驱动电机：3.7KW3AC380V圆盘驱动电机：15KW3AC380V轴端编码器:600P/RDC12V24V给料机输送带宽度：800mm输送机才能范围：10100t/h输送机速度：0.1m/s1m/s输送机倾斜角度：0输送机头、尾滚筒中心距：3m3.5m配料秤系统精度：优于0.5%控制系统构成1系统总貌整个自动配煤装置为消费现场无人化治理，所有的操纵和监视均在中央控制室中进展，系统采用分布式计算机监控治理方式，主要由两套西门子S7-300PLC、两套WINCCV6.0监控软件及工控机、48套SIMOVERTMASTERDRIVES6SE70工程型变频器、24台CFC-200回路调节控制器、3套OSM等控制单元构成一个基于TCP/IP100M光纤工业以太环网的SCADA系统。其中各关键装置如：PLC、变频器、调节控制器、分布式I/O之间数据传输采用Profibus-DP协议通讯方式，以确保高实时性和高动态响应要求，Profibus通讯速率最高可达12Mbit/S,8个节点网络系统的总线循环时间最快可至0.2ms，在全球制造业自动化和流程工业自动化的总安装站点数已打破1千万，比任何其它现场总线标准高出很多，它的节点设备数目占有率目前稳具全球第一，它是全球范围内目前唯一可以以标准方式应用于所有领域并贯串整个经过链的现场总线。这种系统架构充分利用发挥了西门子SIMATIC自动化产品的资源，具有高可靠性，强抗干扰才能和灵敏的可扩大性，可独立完成对设备的数据收集，精度控制，监控联锁。上位机WINCCV6.0组态软件作为HMI，通过操纵画面对实时数据进展监控，报警，实现消费工艺经过参数的实时曲线、历史趋势显示、报警记录、配方治理、产量统计、各类数据归档和平安连锁保护，同时通过VBA编程实现Excel报表输出、打印及预览等功能。系统需要监测重量、速度、位置、缺料、堵料、皮带打滑、电机启停、电流、转距和转速等一千多个模拟量I/O和数字量I/O控制点,具有48个PID闭环控制回路和2套远程监控系统操纵站。整套系统通过光纤交换机进入Ethernet与焦业公司的其它焦化工艺段及厂级治理网进展衔接，到达管控一体化程度。自动配煤装置系统构造如图2所示：图2：自动配煤装置系统构造图2系统配置本系统24台配煤秤分为两个工艺段各为12台，每个工艺段控制单元由1个S7-315-2DPCPU主站含1个本地扩展主站及2个ET200M从站、12个CFC-200及6SE70变频器配带CBP2从站所组成，两个工艺段控制单元经光纤工业以太网进展互连，两台带有WinCCV6.0的工控机组成配煤系统操纵员站，其中一台兼有工程师站功能。