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1、PLC在单蓄热步进式加热炉中的应用关键词：加热炉，热炉工艺，热炉控制1引言醤热式燃烧技术，应用在钢坯加热炉上能降低煤气消耗、提高钢坯加热质量、拓宽品种规格、提高产量及市场竞争能力，同时降低冇害气体的排放，保护环境，社会效益显著。蓄热式加热炉的控制复杂多变，为了能够准确有效地控制炉温,使岀炉钢坯配合好轧制节奏，普遍采用PLC来进行控制。2单蓄热步进式加热炉简介[1]单蓄热步进式加热炉实质上是高效蓄热式换热器与常规步进式加热炉的结合体,主要由加热炉炉体、蓄热室、换向系统及燃料、供风和排烟系统构成。换向系统是加热炉的匝要部件，整个燃烧过程都
2、是靠换向装置完成的。换向原理是:初始状态下，换向装置处于某一I占I定状态时，向炉子一侧的燃烧器输送煤气、空气，在炉内实现混合燃烧，同时从炉子另一侧的燃烧器排出烟气，经过一个周期(40s-70s)改变方向，实现供气和排气的周期性换向。由丁•换向阀的频繁换向，对响应时间和速度有很高的要求，而且加热炉的燃烧控制也是一个复杂多变的控制过程，以及钢坏进出炉，炉内布料和步进梁等复杂的控制对象;通过合适的控制策略编程,PLC就能够快速准确控制这一系列复杂的对象因此PLC在单蓄热步进式屮被广泛的应用。3单蓄热步进式加热炉区工艺流程介格热送钢坯山馄道从
3、炼钢车间运输到车间钢坯跨撚坯直接进炉的坯料山提升机提升至步进上料架上，经線道进步进梁式单蓄热加热炉。不进炉的坯料，采用过跨平车装连铸坯从炼钢午I'可运至坯料跨山邢车调至坯料跨堆放，接到上料指令后，由吊车将其吊运到步进上料台架上。上料台架将坯料向前输送，靠近台架输出端的气动挡料装置下降，使坯料逐根落到上料馄道上;辘道一侧设有剔废装置，经人工检查，有明显农面缺陷和弯曲度达不到要求的坏料在此处剔出;坏料经称重、入炉辘道输送过程中的测长后(测长报警)进入加热炉，根据计算机预先设定好的布料图自动布料;坯料进入加热炉定位停稳后，按不同钢种的加热工
4、艺,将坯料加热到1()509至11509,加热好的钢坏接到要钢信号后自动出钢。从台架到布料整个过程山操作室自动控制，坏料经验收合格后物料自动跟踪。炉内气氛根据设置在炉尾的残氣分析仪自动调节;炉压保持微正压，当偏离时能自动调节;炉温控制分自动调节和手动调节，自动调节空燃比控制;采用空气单語热方式，燃烧烟气一部分经空气蓄热室蓄热预热空气后，降至约150°C,Jj引风机从30米高的钢板烟囱排出，另一部分烟气预热炉尾钢坯后,从炉尾下部副烟道经烟道闸板，从40米烟囱自然排烟;炉区配冇煤气泄漏报警系统，空煤气管道燃气吹扫放散系统、汽化冷却系统及安
5、保系统(含应急动力系统)等等。4单常热步进式加热炉控制系统结构图1加热炉控制系统分级根据公司要求，该控制系统分为3级，如图1所示:L0级为传动级,L1级为基础口动化级,L2级为过程口动化级。L0级（传动级）主要山执行机构，测量仪农和伺服机构等现场设备构成，用于实现对现场设备的直接控制和信号检测;L1级（基础自动化级）则是西门子S7-400控制系统对过程信号进行采集处理，经过逻辑计算后控制设备的运行;L2级（过程H动化级）主要由工业控制计算机（HMI）完成对整个加热炉的监控操作。L1通过光纤与HMI系统相连接,提供现场生产线的工艺参数，
6、接受操作指令;通过DP网与传动柜系统连接，采集设备工作状态参数，发送操作指令;通过电缆直接与现场仪表、配电柜连接，采集现场工况参数，驱动现场执行元件。山于工艺要求加热炉网络的可靠性及及时性，因此加热炉网络采用高速光纤坏网结构，如图2所示。坏网的特点是稳定可靠，在极端的情况下，如冇一条链路断路，不会影响整个网路的通信。uitvnai图2加热炉网络结构5单常热步进式加热炉控制系统功能单蓄热步进式加热炉控制系统分为仪控和电控,并均冇HML加热炉所冇在线设备均通过PLC系统控制，在线设备的操作均采用操作室集中手动、操作室H动、机旁手动3种操作
7、方式。集中于动对在线设备可按系统联锁控制，自动控制使各系统设备按预定的主产程序运行，机旁手动主要用丁-系统检修、调试或者巡检。仪控过程山PLC通过传感器采集各种变量,根据操作人员设定的各项参数來决定控制策略和H标值,然后分别驱动相应执行机构來调节过程变量,实现对温度、压力、流量的控制,并通过HMI时实显示。电控过程山PLC根据电器元件采集的各种位置信号，通过编辑好的固定程序运行，完成钢坯在加热炉内的运行。5.1仪控主要包括加热炉燃烧控制系统和汽化冷却系统。5.1.1加热炉燃烧系统炉温控制:分为3段控制，分别是均热段、加热一段、加热二段
8、，还设置了一•定长度的不供热的热回收段，以满足轧制工艺对钢坏温度均匀性的耍求。全炉3段控温用PID方式控制，空、煤气比例燃烧控制，双交义限幅实现3段炉温自动控制，并采用自寻优动态调节代替静态调节空燃比,还能有和于降低氧化
