【導(dǎo)讀】煤氣混合加壓過程復(fù)雜，影響因素多，而我國(guó)絕大多數(shù)加壓站都采用手動(dòng)控。有效的控制方法和控制系統(tǒng)，來使煤氣的質(zhì)量達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。本文針對(duì)攀鋼某加。壓站選用西門子S7-200型PLC及G150系列變頻器設(shè)計(jì)了煤氣加壓PLC控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行良好、抗干擾能。力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、控制精度高的特點(diǎn)，在實(shí)際運(yùn)用中，達(dá)到了良好效果。

　　

【正文】 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 23 圖 PID調(diào)節(jié)流程圖 根據(jù)能量守恒定律可得，混合煤氣的熱值計(jì)算公式： 式中： R煤氣熱值 Q煤氣流量 下標(biāo)符號(hào)： 1焦?fàn)t煤氣 2高爐煤氣 3混合煤氣 按照煤氣混合加壓的工藝流程圖，高爐煤氣管道和焦?fàn)t煤氣管道分別裝設(shè)有蝶閥，通過控制這幾道蝶閥來調(diào)節(jié)高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣之間的流量比值，然后由加壓機(jī)給其加壓。另外，加壓站都安裝有變頻器，通過調(diào)節(jié)變頻器 的頻率使得加壓機(jī)的轉(zhuǎn)速改變，從而達(dá)到調(diào)節(jié)壓力的目的，最終使混合煤氣的壓力符合用戶的要求。 變頻器調(diào)節(jié)流程圖 本回路為一定值單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其設(shè)定值為 ，當(dāng)加壓后的壓力升高攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 24 或降低時(shí)，增大或減小變頻器的輸出頻率，從而改變加壓機(jī)的轉(zhuǎn)速。 在計(jì)算機(jī)和變頻器上都設(shè)置了最低運(yùn)行頻率，從而保證出口壓力不至于太高或太低。這兩個(gè)頻率是保證加壓設(shè)備安全，用戶正常生產(chǎn)的必備條件。 變頻器輸出頻率調(diào)節(jié)流程圖如圖所示： 圖 變頻器輸出頻率調(diào)節(jié)流程圖 混合加壓壓力調(diào)節(jié)流程圖 這是加壓 站壓力調(diào)節(jié)的又一種方式。本回路為一定值單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其設(shè)定值為 14Kpa，當(dāng)加壓后的出口壓力升高或降低時(shí)，增大或減小調(diào)節(jié)閥的開度，從而保證壓力的穩(wěn)定。 通常調(diào)節(jié)閥的設(shè)定值高于變頻調(diào)節(jié)器的設(shè)定值。一般情況下，變頻器負(fù)責(zé)系統(tǒng)全部的調(diào)節(jié)，而調(diào)節(jié)閥處于關(guān)閉的狀態(tài)，當(dāng)用戶流量突然減小，造成出口壓力驟然升高，變頻器的調(diào)節(jié)速度不足以使出口壓力迅速降低時(shí)，調(diào)節(jié)閥立即參與調(diào)節(jié)。由于動(dòng)作快，能夠使壓力迅速降下來，保證了用戶氣源壓力的穩(wěn)定，避免了加壓機(jī)出現(xiàn)踹振的問題。 如圖所示為加壓機(jī)壓力調(diào)節(jié)流程圖： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 25 圖 加壓機(jī)壓力調(diào)節(jié)流程圖 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)特色和優(yōu)勢(shì) 26 6 系統(tǒng)特色和優(yōu)勢(shì) 原系統(tǒng)存在的問題 原系統(tǒng)存在的問題： 、管網(wǎng)方面的狀況，生產(chǎn)工況不穩(wěn)定而造成用量大幅度頻繁波動(dòng)。其波動(dòng)有時(shí)頻率很快，容易產(chǎn)生振蕩，用人工調(diào)節(jié)措手不及；經(jīng)常出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的低壓，造成混合壓力調(diào)節(jié)困難，使得保證了壓力保證不了熱值，保證了熱值，保證不了壓力，甚至造成高爐煤氣閥關(guān)閉、負(fù)壓的險(xiǎn)情，保證不了用戶的氣源質(zhì)量。 ，人為降低變頻器頻率，加壓機(jī)轉(zhuǎn)速降低，出口壓力降低。當(dāng)煤氣壓力低于設(shè)定 值時(shí)人為提高變頻器頻率，加壓機(jī)轉(zhuǎn)速提高，出口壓力增加。這種控制方式存在很大的調(diào)節(jié)滯后，特別是用戶運(yùn)行工況不穩(wěn)定時(shí)，煤氣出口 壓力 波動(dòng)很大。 保護(hù)功能不 完善， 線路復(fù)雜、故障率高，不利于維護(hù)。 各項(xiàng) 歷史 工藝參數(shù)，無法 準(zhǔn)確 分析機(jī)組的運(yùn)行方式是否經(jīng)濟(jì)， 不利于排查故障原因 。 改造后系統(tǒng)的特色和優(yōu)勢(shì) 為滿足加壓機(jī)系統(tǒng)控制要求，克服現(xiàn)有控制系統(tǒng)的不足，采用 PLC 系統(tǒng)對(duì)原檢測(cè)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。 ，采用 PI調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)煤氣出口壓力閉環(huán)控制，使其在用戶要求的壓力范圍內(nèi)相對(duì) 穩(wěn)定。 ，采用串級(jí)限幅調(diào)節(jié)，通過運(yùn)用熱值儀來實(shí)現(xiàn)，使混合煤氣的配比穩(wěn)定在一個(gè)范圍內(nèi)。 ，采用 PI調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)煤氣加壓機(jī)過載保護(hù)，保證加壓機(jī)的正常工作。 這樣的安排，使整個(gè)加壓站的控制水平上了一個(gè)臺(tái)階，裝備面貌煥然一新，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的適應(yīng)性。 改造后的系統(tǒng)增加了西門子 G150 系列變頻器及 西門子 S7200 型 PLC，集中操作臺(tái)一個(gè)和電源等附加設(shè)備 ， 加壓站所有設(shè)備置于集中控制之下 ,同時(shí)保留了原來的控制和操作方式 ,使新、老系統(tǒng)很好的連接起來。這種設(shè)計(jì)效 果既保留了原系統(tǒng)的部分功能又提高了控制系統(tǒng)的可靠性。在新系統(tǒng)中我們將系統(tǒng)涉及到的模擬量全部輸入到 PLC 可編程控制器，下端還是保留原來的儀控系統(tǒng)，使系統(tǒng)成為一個(gè)電氣、儀表、 PLC 及計(jì)算機(jī)等設(shè)備組成的分布式集中控制系統(tǒng)。 由 PLC 控制煤攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)特色和優(yōu)勢(shì) 27 氣加壓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，增加熱值儀設(shè)備，采用串級(jí)比例調(diào)節(jié)高爐、焦?fàn)t煤氣配比。本系統(tǒng)特點(diǎn)是：模塊化、無排風(fēng)結(jié)構(gòu)、易于實(shí)現(xiàn)分布、運(yùn)行可靠、性價(jià)比高。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 結(jié)束語 28 7 結(jié)束語 煤氣混合加壓過程是工業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。為了得到滿足生產(chǎn) 要求的混合煤氣，我們必須對(duì)高爐和焦?fàn)t的即時(shí)壓力、加壓后的壓力，混合煤氣即時(shí)流量等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于高爐和焦?fàn)t煤氣氣源管壓變化大、生產(chǎn)不連續(xù)、負(fù)荷波動(dòng)大、蝶閥調(diào)節(jié)時(shí)的流量和壓力存在著比較大的滯后性等等一系列原因，都會(huì)影響混合煤氣的質(zhì)量。目前我國(guó)絕大多數(shù)煤氣加壓站仍采取手動(dòng)控制的手段，只有一小部分采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，這一后果將直接導(dǎo)致加壓站生產(chǎn)的混合煤氣的熱值和壓力的不穩(wěn)定、生產(chǎn)成本過高、現(xiàn)場(chǎng)操作員工作壓力大，嚴(yán)重影響了工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量。因此我們必須對(duì)煤氣混合加壓過程進(jìn)行自動(dòng)化控制。 由于氣體的流動(dòng)會(huì)引起壓 力差的變化，這必然會(huì)導(dǎo)致高、焦煤氣流量的變化，繼而導(dǎo)致混合煤氣熱值和壓力的波動(dòng)。本文通過設(shè)計(jì)的四個(gè)調(diào)節(jié)回路，熱值調(diào)節(jié)回路、煤氣混合壓力調(diào)節(jié)回路、加壓機(jī)后壓力（變頻）調(diào)節(jié)和加壓機(jī)后壓力（泄放）調(diào)節(jié)，運(yùn)用 PID 調(diào)節(jié)和 PLC 控制，對(duì)涉及到煤氣加壓過程中的流量、壓力、溫度等各參數(shù)進(jìn)行了調(diào)節(jié)，達(dá)到了控制目的，取得了良好的效果。另外，如果我們能從煤氣生產(chǎn)狀況、加壓站后續(xù)生產(chǎn)狀況、歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)等方面下手，預(yù)測(cè)高、焦煤氣壓力和經(jīng)過加壓機(jī)后的壓力變化量，推斷出壓力差的變化趨勢(shì)，就能進(jìn)一步抑制混合煤氣熱值與壓力的波動(dòng)，保證生產(chǎn) 的連續(xù)性。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文 獻(xiàn) 29 參 考 文 獻(xiàn) [1] 翁維勤 ， 周慶海 ． 過程控制系統(tǒng)及工程 ［ M］． 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ． ． [2] 涂植英 ， 朱麟章 ． 過程控制系統(tǒng) ［Ｍ］． 北京 ： 機(jī)械工業(yè) 出版社， ． [3] 涂植英 ． 過程控制系統(tǒng) ［ M］． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ． ． [4] 方康玲 ． 過程控制系統(tǒng) [M]．太原： 武漢 理工大學(xué) 出版社 ， ． [5] 俞金壽 ． 過程控制系統(tǒng)和應(yīng)用 ［ M］ .北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， ． [6] 候志林 ． 過程控制與自動(dòng)化儀表 ［ M］．北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， ． [7] 陽勝 峰 ． 基于 PLC 和組態(tài)網(wǎng)的煤氣加壓控制系統(tǒng) [J]． 自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用 ， 2020． [8] 趙震宇 ． 西門子 PLC 和變頻器在煤氣加壓站的應(yīng)用 [J]． 計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化 ， 2020． [9] 劉新 ． 煤氣加壓站變頻器調(diào)速計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) ［ M］． 2020． [10] 賀東明 ． 基于 PLC+軟啟動(dòng)的煤氣加壓站控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J]． 冶金動(dòng)力 ， 2020． [11] 周寶昌 ． 西門子 S7200 在煤氣加壓站的應(yīng)用 [J]． 電工技術(shù) ， 2020． [12] 尚偉 ． 串級(jí) 限幅 PID 調(diào)節(jié)在煤氣加壓站的應(yīng)用 [J]． 冶金動(dòng)力 ， 2020． [13] 李勝海 ． 城市污水處理工程建設(shè)與運(yùn)行 [M]． 安徽科學(xué)技術(shù)出版社 ， ． [14] 方喆 ． 寶鋼煤氣混合加壓站的設(shè)計(jì)策略探討 [M]．， 2020． [15] 王馨薇 ． 煤氣混合加壓站儀控系統(tǒng)技術(shù)改造 [M]．， 2020． [16] 程鵬 ． 自動(dòng)控制原理 [M]． 高等教育出版社 ， ． [17] 于雷聲 ． 電氣控制與 PLC 應(yīng)用 [M]． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ， 1998． [18] Wu Lijuan， Zhao Shuying， Xu Xinhe． Design of AnOAvoidance Strategy Baseton Robot Soccer Competition ． Procof 2020th International Conferenceon Signal Processingin ，2020:17231725 ． 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 附錄 I 30 附錄Ⅰ 加壓機(jī)調(diào)節(jié)程序 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 附錄 I 31 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 附錄 I 32 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 附錄 I 33 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 附錄 I 34 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 附錄 I 35 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 附錄 I 36 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 附錄 I 37 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 致謝 38 致 謝 歷經(jīng)兩個(gè)多月 的 時(shí)間，在老師和同學(xué)的幫助下，我的畢業(yè)論文終于順利地完成了。在論文的寫作過程中，遇到了無數(shù)的困難和阻礙，如果沒有老師和同學(xué)的幫助，我是不可能完成這次 畢業(yè) 論文的。在此，我要感謝我的指導(dǎo)老師 — 周榮富副教授， 在我做畢業(yè) 論文 的每個(gè)階段，從查閱資料到 設(shè)計(jì) 方 案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過程中 周老師 都給予了我 詳細(xì) 的指導(dǎo) ， 細(xì)心地糾正方案 中的錯(cuò)誤。 其次 還 要感謝我的同學(xué)對(duì)我無私的幫助，特別是在 資料的借閱、軟件的使用方面 給我的幫助。 我 還 要感謝我的母校 —— 攀枝花 學(xué)院，是 學(xué)校 給 了我良 好 的學(xué)習(xí)環(huán)境 。 另外，我還要感謝那些曾 經(jīng)教過我 的每一位老師，是你們教給 我專業(yè)知識(shí)。在此，我再說一 聲 謝謝！謝謝大家?。?！ 由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的缺乏，論文中難免出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，希望各位老師批評(píng)指正。