【正文】 界面，撥風(fēng)閥動(dòng)作后原授風(fēng)高爐供風(fēng)截面為 3一 3第二章 撥風(fēng)系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì) 15 截面。這樣反復(fù)迭代最終就可以得到一個(gè)恰當(dāng)?shù)拈y門開(kāi)度。 PLC 采用微電子技術(shù)，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器件來(lái)完成，大部分繼電器和繁雜的連線被軟件程序所取代，故壽命長(zhǎng)，可靠性大大提高。在 PLC 內(nèi)部具備許多控制功能，諸如時(shí)序、計(jì)算器、主控 繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。 6．體積小維護(hù)操作方便 PLC 體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。 CPU模塊內(nèi)部的工作電壓一般是 DC5V，而 PLC 的輸入 /輸出信號(hào)電壓一般較高，例如DC24V， AC220V。 CPU 模塊集成有 MPI 通信接口，有的還集成了其它通信接口。 存儲(chǔ)器容量的估算 第三章 西門子 PLC_S7300 配置 21 存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測(cè)和控制時(shí)，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和 PID 運(yùn)算等。 PLC 系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于 1Mbps，通信負(fù)荷不大于 60%。 五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LD）、功能模塊圖（ FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（ IL）、結(jié)構(gòu)文本（ ST）兩種文本語(yǔ)言。 處理速度與用戶程序的長(zhǎng)度、 CPU 處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。每一套 DCS 都是比較通用的控制系統(tǒng)，每個(gè) DCS 廠商在 DCS 中都預(yù)裝了系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，而其中的應(yīng)用軟件，實(shí)際上就是組態(tài)軟件監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（ SCADA）的軟件平臺(tái)工具，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目，使用方式靈活，功能強(qiáng)大。與此同時(shí)，可與組態(tài)軟件構(gòu)筑完整的低成本自動(dòng)化系統(tǒng)的各類智能儀表、調(diào)節(jié)器和 PC－ Based 設(shè)備的發(fā)展和各類嵌入式系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線的異軍突起，把組態(tài)軟件推到 了自動(dòng)化系統(tǒng)主力軍的位置，使得組態(tài)軟件越來(lái)越成為工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的靈魂。在 iFix中， Intellu。組態(tài)軟件做為個(gè)人計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，比 PC監(jiān)控的硬件系統(tǒng)具有更為廣闊的發(fā)展空間。 儀表的發(fā)展方向 早期控制儀表是氣動(dòng) PID 調(diào)節(jié)器，后來(lái)發(fā)展成為氣動(dòng)單元組合儀表，在 50 年代后出現(xiàn)電動(dòng)單元組合儀表。 Ⅲ處理速度 PLC 采用掃描方式工作。在線編程方式： CPU 和編程器有各自的 CPU，主機(jī) CPU 負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃 描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。通信協(xié)議應(yīng)符合 ISO/IEEE 通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò)。隨著開(kāi)放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在 PLC 中都已具有 通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。 輸入輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～ 20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。接口模塊用來(lái)實(shí)現(xiàn)中央機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架之間的通信，有的接口模塊還可以為擴(kuò)展機(jī)架供電。輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)，開(kāi)關(guān)量輸入模塊用來(lái)接收從按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、壓力繼電器等來(lái)的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)；模擬量輸入模塊用來(lái)接收電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號(hào)。由于用軟件編程取代了硬接線實(shí)現(xiàn)控制功能，大大減輕了繁重的安裝接線工作，縮短了施工周期。梯形圖與繼電器原理圖相類似，這種編程語(yǔ)言形象直觀，容易掌握 ，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語(yǔ)言，只要具有一定的電工和工藝知識(shí)的人員都可在短時(shí)間學(xué)會(huì)。 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 18 第三章 西門子 PLC_S7300 配置 應(yīng)用 PLC 的優(yōu)點(diǎn) 1．抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高微機(jī)雖然具有很強(qiáng)的功能，但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾，電源波動(dòng) ,機(jī)械振動(dòng)，溫度和濕度的變化，都可以使一般通用微機(jī)不能正常工作。 即gVhhhhh jjjjw 2)(22321321 ζζζ ++=++== 將數(shù)值代入伯努利方程（ 3－ 5），得 （ 3－9） 式中， 1ζ 為未知數(shù)，假設(shè)閥門開(kāi)度為 40％，則 1ζ ＝ 16，總的局部阻力系 數(shù) ζ ＝ ，代入上式，可得 V2=229 m/s. 將 V Q2代入式 (37)得 A2= m2 從管道設(shè)計(jì)知撥風(fēng)管道直徑 mmd 6002 = ，這樣撥風(fēng)管道總的通流面積為 2220 mdA === ππ =AA 對(duì)于定常流動(dòng)，在相同工況下，流量與通流面積成正 比，所以流量系數(shù)可以看成為通流面積比，即閥門開(kāi)度所產(chǎn)生的通流面積與管道總的通流面積的比值。 從該圖我們可以看出，流量與閥門開(kāi)度的關(guān)系基本呈線性關(guān)系，而對(duì)于定常流動(dòng)，流量與通流面積成正比，這樣我們就可以計(jì)算出閥門開(kāi)度同流量及面積的關(guān)系。 l 為管道長(zhǎng)度 。 撥風(fēng)系統(tǒng)撥風(fēng)量的控制機(jī)算 撥風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)行要求其既要保證事故機(jī)組供風(fēng)的高爐不斷風(fēng)，維持其極限生產(chǎn)，又要在撥風(fēng)后對(duì)撥風(fēng)機(jī)組所供高爐影響最小。 (2) 該執(zhí) 行器可在接線完成后，不必打開(kāi)電氣端蓋即可進(jìn)行調(diào)整。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓三種類型。以往在送往各高爐的配風(fēng)門上，我們使用最多的 是閘閥，其優(yōu)點(diǎn)是關(guān)閉嚴(yán)密，但第二章 撥風(fēng)系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì) 11 其缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)時(shí)間太長(zhǎng)、而且需要旁路門，這樣就會(huì)使系統(tǒng)更加復(fù)雜，維護(hù)起來(lái)更加麻煩。這樣我們就可以根據(jù)高爐及風(fēng)機(jī)生產(chǎn)實(shí)際情況的需求使撥風(fēng)閥 V1 V2 V33的動(dòng)作，以滿足在某一風(fēng)機(jī)故障時(shí)，將預(yù)定的某一正常運(yùn)行的風(fēng)機(jī)給故障風(fēng)機(jī)所對(duì)應(yīng)的高爐撥一部分風(fēng)，來(lái)滿足該高爐的極限生產(chǎn)，保證該座高爐不灌渣。 撥風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 鼓風(fēng)車間管道布置較為集中，根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工藝情況，我決定在鼓風(fēng)車間高爐冷風(fēng) 供出管道上施工、安裝撥風(fēng)裝置，實(shí)施所設(shè)計(jì)的撥風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)風(fēng)機(jī)故障停機(jī)后，高爐進(jìn)風(fēng) 口壓力自正常生產(chǎn)壓力降至判斷供風(fēng)系統(tǒng)故障風(fēng)壓 P1 的時(shí)間為 T1 ，再進(jìn)一步降至維持極限生產(chǎn)的供風(fēng)風(fēng)壓 P2 的時(shí)間為 T2 ，這就要求撥風(fēng)系統(tǒng)的啟動(dòng)設(shè)計(jì)限定時(shí)間 TTT 12??? 內(nèi)完成撥風(fēng) 。在各鼓風(fēng)機(jī)之間設(shè)撥風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各鼓風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量及風(fēng)壓的調(diào)配，三臺(tái)在線運(yùn)行的鼓風(fēng)機(jī)分別獨(dú)立為三座高爐送風(fēng)母管供風(fēng)，為避免鼓風(fēng)機(jī)故障停機(jī)而造成高爐斷風(fēng)事故，在三座高爐供風(fēng)母管上特設(shè)雙向快速撥風(fēng)閥組。 所選高爐鼓風(fēng)機(jī)基本技術(shù)參數(shù)表： 表 11 所選高爐鼓風(fēng)機(jī)基本技術(shù)參數(shù) 編號(hào) 形 式 型號(hào) 轉(zhuǎn)速 (轉(zhuǎn) /分 ) 吸風(fēng)量 (m3/min) 排風(fēng)壓力 (Mpa) 1,2(6000風(fēng)機(jī) ) 靜葉可調(diào) 軸流式 VAS9018 3350～3860 5765 (絕 ) 3,4(5500風(fēng)機(jī) ) 靜葉可調(diào) 軸流式 12AVA99B 3000～3700 5000 (絕 ) 本論文完成的主要工作 本論文是運(yùn)用所學(xué)的自動(dòng)控制理論基礎(chǔ)，結(jié)合針對(duì)當(dāng)前中小型鋼鐵廠的生產(chǎn)實(shí)際中存在的高爐灌渣事故而設(shè)計(jì)的一套可行的防灌渣撥風(fēng)控制系統(tǒng)，采用西門子系列組態(tài)軟件 對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化控制。一旦風(fēng)口灌渣，處理一次灌渣事故約 10多個(gè)小時(shí)，加大高爐恢復(fù)正常的時(shí)間，以及恢復(fù)風(fēng)口的費(fèi)用，將使企業(yè)產(chǎn)生重大損失。單機(jī)單爐制即一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)單獨(dú)對(duì)應(yīng)一座高爐 。 利用調(diào)節(jié)進(jìn)口靜葉角度開(kāi)關(guān)大小來(lái)改變風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)，當(dāng)進(jìn)口角度開(kāi)度小時(shí)，軸流式鼓風(fēng)機(jī)性能參數(shù)隨角度的關(guān)小而變小，反之變大。 ㈡軸流式鼓風(fēng)機(jī)工作原理 風(fēng)機(jī)在原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下，利用旋轉(zhuǎn)葉片的擠壓，推進(jìn)力使流體獲得能量，升高其壓能和動(dòng)能。從能量的觀點(diǎn)來(lái)看，高爐鼓風(fēng)機(jī)是把原動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w能量的一種機(jī)械。鐵礦石中未還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。 、渣口等冷卻設(shè)備及清理渣鐵運(yùn)輸線等一系列與出渣出鐵相關(guān)的工作?，F(xiàn)代化高爐還可以利用爐頂?shù)母邏?，用?dǎo)出的部分煤氣發(fā)電。第一 章 緒論 1 第一章 緒 論 高爐煉鐵工藝概述 高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。 Programmable Logic Controller。 onfiguration。 這次 設(shè)計(jì)采用 Step7 與 WinCC 進(jìn)行編程與組態(tài)，通過(guò)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)操作和監(jiān)控，及時(shí)的將現(xiàn)場(chǎng)的信息反饋到管理人員，方便管理人員管理、控制。煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣。河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 2 、出鐵主溝及渣、鐵溝。煉出的鐵水從鐵口放 出。 高爐供風(fēng)系統(tǒng)概述 一、高爐鼓風(fēng)機(jī)的定義 高爐鼓風(fēng)機(jī)定義：它是能將一部分大氣匯集起來(lái)，并通過(guò)加壓 提高空氣壓力形成具有一定壓力和流量的高爐鼓風(fēng)，再根據(jù)高爐爐況的需要進(jìn)行風(fēng)壓、風(fēng)量調(diào)節(jié)后將其輸送至高爐的一種動(dòng)力機(jī)械。 常見(jiàn)鼓風(fēng)機(jī)工作原理見(jiàn)下： ㈠離心式鼓風(fēng)機(jī)工作原理 鼓風(fēng)機(jī)在原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下高速旋 轉(zhuǎn)，它利用旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力，使流體獲得能量，使流體通過(guò)葉輪后的壓能和動(dòng)能都能得到升高，從而能夠?qū)⒘黧w輸送到高處或遠(yuǎn)處。如： 4＃， 5＃， 6＃， 7＃機(jī)。 高爐供風(fēng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)： 高爐供風(fēng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要有兩種 :單機(jī)單爐制和母管制。尤其在高爐即將出鐵前 (或出 鐵后 40分鐘后 )，風(fēng)機(jī)突然停風(fēng)往往導(dǎo)致高爐風(fēng)口、直吹管、彎頭大灌渣等重大生產(chǎn)事故。 設(shè)置撥風(fēng)系統(tǒng)的目的就是 :當(dāng)一臺(tái)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)風(fēng)機(jī)故障斷風(fēng)情況時(shí)，利用撥風(fēng)系統(tǒng)將正在向其它高爐供風(fēng)的風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量調(diào)撥一部分供給故障停風(fēng)的高爐，以保證該故障風(fēng)機(jī)所供風(fēng)的高爐不致灌渣，而維持該高爐的極限生產(chǎn)。根據(jù)我們對(duì)高爐正常運(yùn)行時(shí)工況的統(tǒng)計(jì)，目前各高爐的正常運(yùn)行時(shí)所需冷風(fēng)情況如下表： 表 21 各高爐所需冷風(fēng)情況 高爐 風(fēng)量 (m3/min) 風(fēng) 壓 (Mpa) (表壓力 ) 高爐側(cè) 風(fēng)機(jī)吸入風(fēng)量 1 4250 4700 2 4250 4700 3 4200 4800 4 4200 4800 通過(guò)上表 我們可以看出，在正常情況下 ,4個(gè)風(fēng)機(jī)的出力都能滿足彼此的需求，所以 ,在其中任意一臺(tái)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障的情況下 ,另一臺(tái)都能為其撥風(fēng) . 第二章 撥風(fēng)系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì) 7 撥風(fēng)系統(tǒng)的 工作原理設(shè)計(jì) 本撥風(fēng)系統(tǒng)采用 S7300 為三座高爐的四臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)（一臺(tái)備用）進(jìn)行撥風(fēng)的控制。 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 8 高爐不灌渣要求風(fēng)壓不低于 ，風(fēng)量不低于 2500N Minm3 。 綜上所述 ，如果設(shè)計(jì)合理，使用撥風(fēng)裝置既可以保證事故高爐不灌渣，又可以保證原授風(fēng)高爐的極限生產(chǎn)，也就是說(shuō)上述撥風(fēng)原理可行。系統(tǒng)正常工作時(shí)，為防止誤操作，而將開(kāi) 、關(guān)操作電源拉掉。 通常所涉及的系統(tǒng)較多，因而所使用的閥門也較多，尤其是在風(fēng)系統(tǒng)上使用的閥門，常常由于質(zhì)量不過(guò)關(guān)而發(fā)生卡澀現(xiàn)象，如果這個(gè)閥門為兩座高爐冷風(fēng)管道之間的連通閥門（例如撥風(fēng)閥 )，這樣在檢修故障閥門時(shí)常常最少要涉及兩座高爐和兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，就會(huì)嚴(yán)重影響高爐的生產(chǎn)，因此供風(fēng)系統(tǒng)閥門的選擇非常重要。因此各撥風(fēng)閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能與技術(shù)指標(biāo)直接關(guān)系到自動(dòng)控制的成功與否。 該執(zhí)行機(jī)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)，可以滿足撥風(fēng)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制所需要的功能 : (1) 該執(zhí)行器具有現(xiàn)場(chǎng) /停止 /遠(yuǎn)程操作選擇器。 在撥風(fēng)系統(tǒng)使用過(guò)程中，撥風(fēng)閥處于全開(kāi)或全關(guān)狀態(tài)，而兩邊不參與控制的電動(dòng)蝶閥的作用主要為限制撥風(fēng)量為所需值，及在進(jìn)行撥風(fēng)閥檢修或試驗(yàn)時(shí)，用來(lái)切斷撥風(fēng)管與原系統(tǒng)的聯(lián)系。 通常管道流動(dòng)中單位重量流體的沿程損失用下式表示 : gvdlhf 2λ2= （ 3－ 1） 式中 λ 為沿程阻力系數(shù)，它與流體的粘度、流速，管道內(nèi)徑以及管壁粗糙度等有關(guān)，是一個(gè)無(wú)因次系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定 。橫坐標(biāo)為流量系數(shù) C值，它的定義為對(duì)應(yīng)于閥門一定的開(kāi)度所通過(guò)的流量與閥門全開(kāi)時(shí)所通過(guò)的流量的比值百分?jǐn)?shù)。 另外，撥風(fēng)系統(tǒng)的三個(gè)閥門都為蝶閥，為使計(jì)算簡(jiǎn)便，我們?cè)趯?shí)際控制中將其中一個(gè)電動(dòng)蝶閥打到全開(kāi)位置，而撥風(fēng)閥在動(dòng)作后也為全開(kāi)位置，這樣由于閥門而引起的局部損失就分為三部分，其局部阻力系數(shù)分別為 321 ζζζ 、 （閥門編號(hào)示意圖見(jiàn)圖 2），根據(jù)表 ， ==ζζ ，現(xiàn)在只有 1ζ 的值無(wú)法知道。 根據(jù)上述計(jì)算，最終將兩個(gè)固定開(kāi)度的蝶閥中的一個(gè)開(kāi)度定為 47% 、即 42度，另一個(gè)開(kāi)度為 100% 、即 90度，這樣就可以滿 足故障高爐的基本需求，又可以維持正常運(yùn)行高爐的極限生產(chǎn)。 3．編程方便，易于使用 PLC 是面向用戶的設(shè)備， PLC 的設(shè)計(jì)者充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣， PLC 程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令形式。而采用 PLC 控制，由于其硬軟件齊全，為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，且已商品化，故僅需按性能、容量 (輸入／輸出點(diǎn)數(shù)、內(nèi)存大小 )等選用組裝，而大量具 體的程序編制工作也可在 PLC 到貨前進(jìn)行，因而