浅谈plc及特殊功能模块在加热炉自控中的应用

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1、浅谈PLC及特殊功能模块在加热炉自控中的应用1引言莱钢轧钢厂屮小型车间加热炉为步进炉，用来对连铸坯进行加热。使用燃料为高炉和焦炉混合煤气，钢坯需要经五段加热区加热到适当温度后出炉。加热炉燃烧介质各参数的稳定运行非常重要，它直接影响到烧坯的质量，并涉及看安全牛产等重大问题。在主产过程屮对加热炉炉压和温度的稳泄冇严格的要求，比如燃气的流量和温度等等。要想实现这些参数的稳宦,并且达到较好地配比有不同的方法可以实现。炉区仪控的热工检测控制量共573点，其中模拟量输入98点，模拟量输出24点，开关量输入261点，开关量输出190点。调节回路16套，分

2、别对加热炉的煤气、空气的流最、压力，炉内温度，换热器的保护等进行控制。随着微电子技术的发展，PLC产品在英功能和性能指标上都大大地丰富和完善，因此，我们就应用PLC的一些特殊功能模块和一些普通的I/O模块对加热炉的各个参数进行自动控制，包括前而提到的各种参数、以及通过PLC和变频器的通讯实现对变频器输岀频率的控制。2系统构成木系统上选用一台上位机MASTERVIEW,一台监控站OperateStation520配以ABBADVANTBUILD软件包，PLC部分选用ABBMASTERPIECE200/1,它貝有成本低、运行可靠、功能较强的特点

3、。木系统人致可以分为三个部分；(1)仪控系统以及PID调节部分；(2)双交叉限幅燃烧系统;⑶PLC和变频器的通讯部分。系统构成框图如图1所示。CP1主”图1系统配置图3仪控系统组成及控制功能现仪控系统16套自动调节回路屮，均采用PID调节，操作方式分为自动、手动方式，执行机构有14套电动方式、2套液动方式。操作站实行对炉子的状态监控、意外事件报警等功能。3.1仪控系统的检测入炉煤气、空气的流量检测由管路孔板检测羌压，经羌压变送器转换成标准信号（4〜20mA）进PLC。入炉煤气、空气的压力从管路出压口取煤气压力与大气压力比较所得羌压信号，经差

4、压变送器转换成标准信号进PLCO炉子的炉温（S型）、换热器处温度（K型）由热电偶检测进PLCo所冇信号经PLC分别计算转换后，参与控制，并可在操作站显示。3.2加热炉压力控制为保证助燃空气与煤气压力保持稳定、使炉内燃烧顺利进行，煤气和空气的压力必须进行控制。加热炉炉内压力过高，过低都不恰当，过高会使炉门喷火并损伤炉子设备，过低会使加热炉吸入冷空气，影响加热炉燃烧质用及效果，炉内压力的控制也很重要。(1)助燃空气压力控制助燃空气压力的人小，是保证喷嘴正常工作的重要条件。助燃空气压力调节是PID调节。如果设定值与反馈值存在偏差，PID调节开始进

5、行，尽可能在魚时间内使偏差蝕小。当反馈值大于设定值，经PID运算后向阀门输出控制信号，使阀门关小，于是压力卞降，当反馈值小于设定值，经PID运算向阀门输出信号，使阀门开大，压力升高。(2)煤气压力控制煤气压力控制阀主耍起安全保护作用，煤气和空气若是出现低压，将会出现事故。所以在煤气和空气主管道上，分别装冇两个低压开关，在换热器前后也各装冇一个。任意一个低压开关动作，将会使煤气主关断阀都会自动关闭，停炉，保护加热炉。(3)加热炉炉内压力控制炉内压力一般要求保持微正压控制。炉压滞后大，吋间常数小，因此釆用前馈一负反馈调节。系统调节方块图如图2所

6、示。I煤气法囊I废馈调节器f前愴计集f烟進阀门卜加热炉炉區变送殊图2系统调节方块图3.3换热器保护常温的煤气、空气通过换热器后以300-4000C进入炉内燃烧。换热器的温度不能过高，也不能过低。过高损坏设备，过低会使煤气结露，生成弱酸腐蚀换热器。3.4PID调节PID调节部分共16路,包括预热段、加热上段、加热下段、均热上段、均热下段煤气、空气的温度、流量等参数的控制。PID控制主要通过PID控制单元，该单元主要有以下特性：(1)100ms高速采样周期，实现了高速PID控制；(2)输入信号的抗干扰滤波器衰减输入噪音，控制输入意外F扰，使PI

7、D控制成为有效的快速响应系统；⑶多种输出规格可供选择；(1)八组数据设置；八个数值(如设定点(SP)和报警设置值)可以预置在八个数据组中；(2)nJ*以用数据设定器输入和显示当前值；⑹可以用PLC程序输入和检索数据。同时我们通过PLC的程序实现加热炉的双交叉限幅燃烧系统控制，从而实现了加热炉的稳定运行。PID控制可以分为木地控制和远程控制两种模式，远程控制即通过PLC实现的控制，又有白动和手动两种方式，白动控制即由PLC进行全H动控制，不需要进行人工干预。手动控制即在上位机上给定一个阀位输出值，通过PLC对阀位进行控制。在正常情况卜.都是在

8、远程控制模式下的自动状态进行，并H•每个PID控制回路的SV值、PV值、OUT值都可以在上位机上用棒图显示出来，非常肓观。同时在上位机上可以很方便地修改各燃烧介质温度、压力以及每