攀鋼全氫罩式退火爐的自動控制系統(tǒng)改造實踐

1、攀鋼全氫罩式退火爐的自動控制系統(tǒng)改造實踐攀鋼全氫罩式退火爐的自動控制系統(tǒng)改造實踐摘要：要：在研究并消化了全氫罩式退火爐的工藝和控制技術(shù)的基礎(chǔ)上升級開發(fā)了攀鋼全氫罩式退火爐的控制系統(tǒng)采用了基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)和過程計算機兩級架構(gòu)并銜接生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了全氫罩式爐退火過程的自動化和信息化。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：全氫罩式爐退火自動控制1引言引言攀鋼冷軋罩式爐，是上個世紀九十年代初由德國LOI公司設(shè)計制造的全氫罩式退火爐，其控制系統(tǒng)是采用早期S5—115

2、U控制系統(tǒng)，備品備件無法購買原系統(tǒng)也不能支撐目前的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，必須進行控制系統(tǒng)的改造升級，以解決控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代和實現(xiàn)罩式爐生產(chǎn)的信息化。全氫罩式爐是一種退火工藝水平很高的罩式退火設(shè)備具有生產(chǎn)效率高、退火產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)介質(zhì)、能量消耗低等優(yōu)點是改善和提高冷軋產(chǎn)品特別是冷軋帶鋼表面質(zhì)量的重要設(shè)備在冷軋產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了普遍應(yīng)用。攀鋼信息公司在消化了工藝技術(shù)和控制技術(shù)的基礎(chǔ)上對原全氫罩式退火爐的控制系統(tǒng)進行成功升級改造。該自動控制系統(tǒng)以退火溫

3、度曲線為目標，實現(xiàn)退火過程的溫度模糊控制。運行結(jié)果表明該自動控制系統(tǒng)升級改造成功，不但減少故障吹掃率而且提高全氫罩式爐的生產(chǎn)率，也將罩式爐生產(chǎn)系統(tǒng)接入到攀鋼生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了全氫罩式爐退火過程的自動化和信息化。2罩式爐退火工藝過程簡述罩式爐退火工藝過程簡述全氫罩式爐設(shè)備包括爐臺、內(nèi)罩、加熱罩和冷卻罩。其工藝過程如下:爐臺裝料放置內(nèi)罩并利用液壓裝置壓緊內(nèi)罩檢驗H2閥和爐臺內(nèi)罩密封性確保系統(tǒng)安全用氮氣吹掃內(nèi)罩內(nèi)空氣使內(nèi)罩內(nèi)氧含量減少到1%

4、以下為通入氫氣做好準備在內(nèi)罩外放置加熱罩內(nèi)罩和加熱罩之間為燃燒區(qū)間，用空氣吹掃燃燒區(qū)間的殘余煤氣。當內(nèi)罩內(nèi)氧含量低于1%時開始加熱點火并用氫氣置換內(nèi)罩的氮氣實現(xiàn)全氫氣氛退火過程退火過程的加熱段、均熱段，控制氫氣流量吹掃熱密封測試帶加熱罩冷卻吊走加熱罩熱輻散安裝冷卻罩冷卻罩冷卻、噴淋水冷卻用氮氣吹掃爐內(nèi)氫氣鋼卷吊運出爐。3控制系統(tǒng)設(shè)計控制系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)全氫罩式爐工藝的特點和實施自動控制的需要自動化系統(tǒng)架構(gòu)采用兩級控制系統(tǒng)和三級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。兩級

5、控制系統(tǒng)即過程控制計算機（L2）系統(tǒng)和基礎(chǔ)自動化（L1）系統(tǒng)組成三級網(wǎng)絡(luò)由過程控制級以太網(wǎng)、基礎(chǔ)自動化（L1）級以太網(wǎng)及設(shè)備級現(xiàn)場總線組成，各分布式IO站與控制器間以PROFIBUS總線連接。自動化系統(tǒng)配置圖如圖1所示。方便。（3）具有明顯的經(jīng)濟效益和集中控制方案相比采用分布式IO控制方案可以節(jié)省很多電纜投資所有需進PLC柜的信號接至現(xiàn)場分布式IO柜即可從分布式IO柜到PLC柜只需一根電源線和一根通信網(wǎng)絡(luò)電纜敷設(shè)電纜所需的安裝材料及人力

6、也可大量減少。此控制系統(tǒng)的PLC配置有效地發(fā)揮PLC自身的功能和優(yōu)勢并降低系統(tǒng)造價提高系統(tǒng)的可擴展性、可靠性和實用性。（4）系統(tǒng)開發(fā)性好自動化系統(tǒng)硬件設(shè)備、軟件的選型、網(wǎng)絡(luò)配置，遵循通用性強、開放性好的原則，便于今后軟件的開發(fā)、移植、系統(tǒng)升級以及硬件擴展。4控制功能控制功能全氫罩式退火爐的退火過程，以鋼卷的鋼種、規(guī)格為基礎(chǔ)，接收來自過程計算機的退火溫度曲線為控制目標完成退火全過程的連鎖控制和回路控制包括自動點火控制、燃燒過程控制冷卻風機

7、的運行、循環(huán)風機的變頻控制、爐溫爐壓監(jiān)測與控制、氮氣和氫氣流量控制、冷卻水系統(tǒng)控制、各種閥門操作、事故緊急吹掃控制?？刂乒δ芨鶕?jù)工藝過程完成以下的內(nèi)容:（1）內(nèi)罩設(shè)置以及內(nèi)罩夾緊松開裝置的控制。（2）進行H2閥和爐臺內(nèi)罩系統(tǒng)的冷態(tài)密封性試驗。（3）H2、N2的吹掃過程控制以及H2、N2流量檢測。（4）加熱罩的設(shè)置和點火退火過程的加熱和均熱以及爐臺熱態(tài)密封試驗。（5）冷卻過程的溫度調(diào)節(jié)。（6）各種過程變量的監(jiān)測包括爐臺溫度測量、冷卻水流量

8、及溫度監(jiān)測、內(nèi)罩壓力監(jiān)測、內(nèi)罩壓力安全裝置監(jiān)測、控制溫度測量O2含量測量、氮氣和氫氣流量監(jiān)測等以及相關(guān)工藝過程的監(jiān)測控制。（7）在退火過程中各類故障的檢測以及報警并根據(jù)相應(yīng)的情況給予特殊情況下的退火處理。（8）完成和過程計算機的通信接收來自過程計算機的退火溫度曲線等各類數(shù)據(jù)（包括各種設(shè)定值如退火時間設(shè)定、退火溫度設(shè)定、吹掃時間設(shè)定、吹掃量設(shè)定等）并把過程監(jiān)控狀態(tài)信息以及故障信息從PLC傳至過程計算機。（9）接受生產(chǎn)管理系統(tǒng)下送的生產(chǎn)數(shù)據(jù)

9、，上傳生產(chǎn)的實際數(shù)據(jù)。（10）用于測試和維護操作的手動運行功能。5重要控制功能的實現(xiàn)重要控制功能的實現(xiàn)5.1爐臺溫度模糊自適應(yīng)控制加熱程序最多允許有16個時間段來對溫度進行控制，設(shè)定每一個時間段的起始溫度和結(jié)束溫度，數(shù)據(jù)可以通過過程計算機設(shè)定、在OP操作面板設(shè)定以及監(jiān)控畫面上來進行設(shè)定。加熱燒嘴共12個，12個加熱燒嘴分兩層排列，底部第一個燒嘴可用于廢氫燃燒。每個燒嘴配備自己的點火裝置和火焰監(jiān)控系統(tǒng)。點火前，燃燒空間用最大的助燃空氣吹掃