科威嵌入式PLC在隧道窯控制系統(tǒng)上的應用

一、引言 　　隧道窯是一種連續(xù)式窯爐，主要用于陶瓷建材、日用陶瓷等燒制，就其結(jié)構(gòu)而言主要由預熱區(qū)、高溫區(qū)、急冷區(qū)和緩冷區(qū)組成，隧道窯的控制涉及風機的控制、溫度的檢測、壓力的檢測，溫度的控制、壓力的控制以及其它控制。將CAN總線技術應用在隧道窯控制系統(tǒng)，可以很好地滿足溫度和壓力實時控制的要求，系統(tǒng)通信速率高、穩(wěn)定性強，而工業(yè)級人機界面的參與，使得控制系統(tǒng)更加直觀化，易于用戶使用和操作。下面以河北唐山某陶瓷廠的一條隧道窯為案例，介紹其控制系統(tǒng)的實現(xiàn)過程。 　　 　　二、控制對象 　　此窯是一條80m長的燃氣隧道窯，共有溫度檢測點20個（K分度12個，S分度8個），其中10個溫度點受控，壓力檢測點2個，10個燃氣執(zhí)行器，10只燒嘴火焰檢測，風機有：排煙風機2臺（一用一備）、助燃風機2臺（一用一備）、急冷風機2臺（一用一備）、緩冷風機2臺（一用一備）、抽熱風機2臺（一用一備）、窯頭窯尾氣幕風機各1臺。10點溫度控制是通過控制執(zhí)行器閥位大小，改變?nèi)剂献⑷攵嗌�，從而使溫度穩(wěn)定。2點壓力控制通過調(diào)節(jié)排煙風機和急冷風機轉(zhuǎn)速來控制，實際上調(diào)節(jié)排煙和急冷變頻器頻率來控制壓力。此外還有風機連鎖，燒嘴熄火報警及各類故障報警。 　　 　　三、窯爐控制系統(tǒng)的組成 　　本控制系統(tǒng)由3臺嵌入式PLC（EASY-M2416R）、2臺CAN-AD1216、1臺CAN-AD1208、1臺CAN-DA1208等部分組成。其中，嵌入式PLC用于邏輯開關量的控制，PID運算，以及通過CAN總線與下級的模塊進行通訊；溫度采集模塊CAN-AD1216用來完成20點溫度模擬量的采集；壓力采集模塊CAN-AD1208用來采集2點壓力信號；模擬量輸出模塊CAN-DA1208用來控制風機變頻器。 　　下面為系統(tǒng)框架圖： 　　 　　作為本系統(tǒng)的控制核心嵌入式PLC Easy-AD1216，下層網(wǎng)絡采用CAN總線來進行通訊，對上分別用RS0口與HMI（人機界面），RS1口與計算機進行通訊。其特點如下： 　　1、有比較強大的通訊功能： 　　一路CAN總線接口在應用層作了標準規(guī)劃，凡遵循該標準的CAN總線設備，可以通過CANSET軟件設置CAN網(wǎng)絡配置文件，并下載固化到EASY-M2416R中，就可以把該設備映射到CAN網(wǎng)絡中。CAN總線由于具有良好的實時性、可靠性、抗干擾能力及檢錯能力，所以在一些條件比較苛刻的場合里廣泛應用。 　　另外，串行口 RS0可用于梯形圖程序及上位機的監(jiān)控，還可以與人機界面通訊；串行口RS1可用于下載CANSET軟件生成的CAN網(wǎng)絡配置文件，還可以通過RS485網(wǎng)絡連接第三方設備，如PC、三菱PLC。由于各個網(wǎng)絡都是獨立的，同個PLC在連接多個模式的網(wǎng)絡也不會受影響。如此多樣的通訊模式，確實為用戶提供了更多的靈活性。 　　2、有和三菱相當?shù)倪\算速度和幾乎完全兼容的開發(fā)環(huán)境： 　　經(jīng)過測試，基本指令的運算速度在0.5u/步以下，和三菱FX2系列的PLC相當，這對于控制要求不是很高的用戶來說已是足夠了。它的梯形圖以及指令和三菱PLC的也是完全兼容，并且都能在三菱編程軟件里很好的運行。這對于使用過三菱PLC的用戶來說減輕了很多的困難。 　　3、獨立開發(fā)的CAN總線互聯(lián)CANSET軟件： 　　CANSET軟件能很輕松方便的完成通訊設置。設置內(nèi)容包括：網(wǎng)絡設備總數(shù)、網(wǎng)絡設備地址、網(wǎng)絡通訊數(shù)據(jù)的內(nèi)容、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通訊速度等。它還能根據(jù)用戶的需要，靈活設置每個設備的任務級別，以保證網(wǎng)絡資源的合理分配。處于下層網(wǎng)絡的AD和DA，以及Easy-M2416R設備，遵循CANBUS協(xié)議的接口，能很方便的聯(lián)入CAN總線網(wǎng)絡中，構(gòu)成系統(tǒng)的主體。 　　 　　四、系統(tǒng)功能的實現(xiàn) 　　1、所有的邏輯控制和PID控制都由Easy-M2416R完成，在CAN總線網(wǎng)絡中，三臺PLC中任選一臺作為主站，這里選Easy-M2416R-1作其主站。它通過CAN總線與下層網(wǎng)絡的每個設備進行通訊，兩個設備之間的通訊也必須由主站來完成。同時它又作為從站與PC（上位機）和HMI（人機界面）進行通訊。 　　2、整個CAN總線網(wǎng)絡互聯(lián)也全由CANSET軟件來實現(xiàn)，它是圖形化界面的軟件，設置起來十分簡便，并且在PLC的梯形圖中除了地址和主從站外無須再對其他相關內(nèi)容進行設置，在一定程度上簡化程序設計的工作量。 　　3、系統(tǒng)具有很大的擴展性和可維護性，在工作環(huán)境改變時，可靈活增添或減少設備。實現(xiàn)起來也只需在CANSET軟件中來設置即可，不用考慮其他事項，這對于系統(tǒng)的不斷完善和升級換代奠定了很好的基礎。 　　4、系統(tǒng)工作流程：下層網(wǎng)絡的AD1216、AD1208設備把采集上來的溫度，和壓力信號轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信號上傳到Easy-M2416R-1；運用于PID運算，控制各個執(zhí)行器的正反轉(zhuǎn)和DA的輸入值，從而控制窯爐的各段溫度和壓力；另外在邏輯控制上完成各個風機和電磁閥的控制。下面是其中一路執(zhí)行器正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖程序： 　　 　　 　　 　　5、人機界面通過串口RS0與EASY-M2416R-1連接，實現(xiàn)整個系統(tǒng)運行監(jiān)控，其畫面包含：現(xiàn)場模擬圖、風機狀態(tài)指示、溫度壓力顯示、各種參數(shù)設置、變頻調(diào)節(jié)、實時溫度曲線圖、設定溫度曲線圖以及報警信息。 　　 　　五、結(jié)束語 　　由于嵌入式PLC EASY-M2416R兼有CAN總線接口和與三菱相同的數(shù)據(jù)鏈協(xié)議接口、編程環(huán)境等特色，因此它既能很好的構(gòu)建以CAN總為下層網(wǎng)絡，又能構(gòu)建以RS485和RS232總線為上層網(wǎng)絡的系統(tǒng)。將它應用在隧道窯爐系統(tǒng)，既可以滿足底層的控制又可以滿足上層的監(jiān)控，尤其是CAN總線的應用，使它的實時性、靈活性、組網(wǎng)方便性以及可維護性獲得很好的保證。 　　 　　參考書目 　　[1]科威自控嵌入式PLC《EASY編程手冊》 　　[2]科威自控嵌入式PLC《EASY原理及應用》 　　[3]HITECH《ADP軟體使用手冊》 　　 　　附：實物圖片

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收錄時間:2011年04月08日 05:11:46 來源:dzsc.com 作者:零八我的愛

高爐鼓風系統(tǒng)工藝設計 ???????? (blast system technological design of blast furnace) 設計內(nèi)容主要包括高爐鼓風參數(shù)選擇，鼓風機運行工況區(qū)的確定和高爐綜合鼓風。 高爐鼓風參數(shù)選擇 ?????? 包括風量、風壓和熱風溫度。 風量 ??????? 送入高爐的空氣質(zhì)量或標準狀態(tài)下的鼓風體積。由于大氣溫度、壓力和濕度隨地點和時間而變化，因此風量須用當?shù)貧庀笙禂?shù)修正。 高爐入爐風量可按下式計算： V 0 = V u iv / 1440 式中V 0 為高爐入爐風量，m 3 ／min；V u 為高爐有效容積，m 3 ；i 為冶煉強度，t／(m 3 ? d)；v為每噸干焦耗風量，可根據(jù)冶煉條件通過配料計算確定。當條件不具備時也可采用以下近似數(shù)據(jù)，當焦炭灰分在10％～16％時，每噸干焦的耗風量在2750～2600m 3 (干風)。 鼓風機出口風量，是高爐入爐風量與鼓風系統(tǒng)漏風損失的總和。漏風損失一般在5％～10％。在采用靜葉可調(diào)鼓風機時，日本在計算中加上熱風爐充壓用風量400～1000m 3 ／min為風機最大風量。選配風機，鼓風機風量(m 3 ／min)大致可按高爐有效容積的2．1～2．5倍考慮。 高爐鼓風壓力 ??????? 取決于爐頂壓力、爐內(nèi)料柱和鼓風系統(tǒng)的阻力損失，并考慮一定的風壓變動余裕。一般常壓高爐的爐頂壓力為20～30kPa，高壓高爐的爐頂壓力為50～300kPa，高壓程度取決于鼓風機能力、設備制造及冶煉強度等因素。通常，當爐頂壓力在50kPa以上時，每提高10kPa，可增產(chǎn)1％～3％，焦比降低0．5％左右。隨著爐頂壓力的逐漸提高，增產(chǎn)效果遞減。爐內(nèi)料柱阻力損失取決于高爐容積、原燃料條件和冶煉強度等因素，一般在70～160kPa,負壓風機廠家。鼓風系統(tǒng)阻力損失一般在15～20kPa。 熱風溫度 ?????? 主要取決于燃料條件、耐火材料理化性能、熱風爐工作制度，并與熱風爐的結(jié)構(gòu)有關,生產(chǎn)負壓風機。熱風爐，當燒高爐煤氣、用粘土及高鋁質(zhì)耐火磚砌筑、且單爐送風時，風溫水平一般在1000～1100℃。當燒混合煤氣或燒高爐煤氣、采用自身預熱、高溫區(qū)用硅磚砌筑，并聯(lián)送風時，則風溫水平可達1200～1310℃。熱風爐煙氣余熱回收可提高風溫45～70℃。當噴吹燃料和加濕鼓風時，則需要熱補償，必須相應提高風溫。 鼓風機運行工況區(qū)的確定 ??????????? 高爐生產(chǎn)對鼓風機的要求是：有穩(wěn)定而均勻的送風能力，當風壓變動時風量不隨之改變，高爐在不同季節(jié)和不同冶煉條件下操作時，要求鼓風機的風量和風壓能在較大范圍內(nèi)變動，此變動范圍稱為鼓風機運行工況區(qū)，此區(qū)必須在鼓風機安全運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)。煉鐵工藝設計確定鼓風機運行工況區(qū)是為了委托制造廠進行風機設計，或根據(jù)現(xiàn)有風機的特性曲線選定爐容。為了確保高爐正常生產(chǎn)，對于高壓操作的高爐鼓風機運行工況區(qū)(如圖)應按下列條件考慮：(1)在夏季最熱月份最高平均氣象條件下，高壓與常壓操作的最高冶煉強度時的運行工況點為A與B。(2)在冬季最冷月份最低平均氣象條件下，常壓與高壓操作的最低冶煉強度時的運行工況點為C與D。(3)在年平均氣象條件下，高壓與常壓操作年平均冶煉強度時的運行工況點為E與F,車間通風。鼓風機能力應滿足工況點A的要求，C、D點必須在鼓風機的安全運行范圍內(nèi)。E點應在鼓風機的經(jīng)濟運轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)，此點并作為制造廠進行鼓風機設計的計算點。 高爐與鼓風機的配置，通常一座高爐配用一臺鼓風機。為確保高爐安全生產(chǎn)，爐容大致相同的三座高爐合用一臺備用鼓風機。 高爐冶煉鼓風強化措施 ???????????? 是當前高爐生產(chǎn)中最重要的發(fā)展方向之一。其內(nèi)容包括富氧鼓風、加濕或脫濕鼓風、綜合鼓風等。 富氧鼓風 ?????? 提高鼓風含氧量，能提高爐缸燃燒溫度，減少爐缸煤氣生成量并降低爐頂煤氣溫度，有利于提高產(chǎn)量和降低焦比。富氧鼓風使每噸生鐵的鼓風量減少，同時也減少了熱風帶入的熱量，但富氧超過一定界限會引起焦比升高。理論上，鼓風含氧提高1％可增產(chǎn)4．76％，因高爐生產(chǎn)受多種因素影響，實際增產(chǎn)效果會有差異，并且隨富氧量的提高增產(chǎn)率遞減。 ? 加濕或脫濕鼓風 ???????? 將蒸汽加入鼓風或?qū)⒐娘L濕分大部脫除的鼓風。以穩(wěn)定鼓風濕分，消除大氣濕度波動對爐況的影響，改善煤氣化學能及熱能利用，從而使爐況順行，產(chǎn)量提高，焦比降低。 加濕鼓風又稱蒸汽鼓風。使鼓風中氧氣增多，并提高煤氣中氫氣濃度，加快氧化鐵還原過程，因而使高爐行程強化。鼓風中濕度增加1％(或8g／m 3 )，相當增加風量2．38％，如焦比不變可增產(chǎn)2．38％，鼓風中加入1g水分，需提高風溫9℃，以補償水分的分解熱，因此鼓風濕度須與熱風爐加熱能力相適應。 脫濕鼓風又稱干燥鼓風。將鼓風濕分冬季脫至1～3g／m 3 ，夏季脫至8～10g／m 3 ，鼓風濕分減少10g／m 3 ，焦比可降低6～10kg／t，產(chǎn)量可提高6％左右。脫濕鼓風需要昂貴的脫濕設備，故未得到廣泛采用。 高爐綜合鼓風 ????????? 高爐采用噴吹燃料、富氧和控制濕分等綜合技術。由于噴吹燃料會增大煤氣量，降低爐缸燃燒溫度，因此使增加噴吹量受到限制，而富氧鼓風既可提高燃燒溫度，又能減少煤氣量，故兩者結(jié)合相得益彰。中國高爐以噴煤為主，用富氧、提高噴煤量和置換比來大幅度增產(chǎn)節(jié)焦。1986年8月至1987年6月鞍山鋼鐵公司2號高爐(900m 3 )進行了富氧噴煤試驗，其試驗效果為：富氧1％，可以增產(chǎn)1．61％～3．83％，降低焦比0．082％～1．04％，其置換比為0．693～0．849，噴煤量為每噸鐵增加12～13kg。 相關文章

礦井對旋軸流通風機設計中存在的問題及解決方法

1引言 　　通風機堪稱煤礦的“肺臟”，通風機的運行效率的高低以及可靠性型問題是煤礦關心的焦點。由于部分老礦井風機老化，運行效率低，正逐漸被高效節(jié)能風機所代替，各種各樣的風機應運而生，對旋風機就是引進國外80年代新技術經(jīng)消化吸收后研制生產(chǎn)的礦用通風機的更新?lián)Q代產(chǎn)品。它以其壓力高、流量大、高效、結(jié)構(gòu)緊湊、反風容易的特點深受煤礦的青睞。但是，經(jīng)過長期的實踐證明，對旋軸流通風機還存在一些缺陷，本文針對這些問題提出整改措施。 　　2結(jié)構(gòu)特點 　　對旋式軸流通風機一般由集流器、前后主風筒、擴散器組成。一級、二級葉輪直連在電機軸上，電機均置于風筒內(nèi)，兩級葉輪互為導葉，工作時兩級葉輪反向旋轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)簡圖如圖1。 　　3對旋軸流風機的優(yōu)越性以及設計和使用注意問題 　　3.1對旋風機的優(yōu)越性 　　3.1.1傳動效率高。葉輪直接安裝在電機軸上，改變了傳統(tǒng)的傳動結(jié)構(gòu)，既避免了傳動裝置的頻繁損壞，消除了能量損耗，也提高了風機裝置的傳動效率，同時也提高了使用效率。 　　3.1.2對旋軸流通風機最高壓力點的壓力值較高，一般比普通帶后導的軸流風機的壓力高1.2～1.3倍[1]。 　　3.1.3靜壓效率高。由于采用對旋結(jié)構(gòu)，減少了兩級工作輪之間中的導葉，降低了風機內(nèi)部阻力損失，提高了風機的靜壓效率。 　　3.1.4最高效率高，高效運行范圍廣。對旋風機比前置導葉兩級風機的最高效率高出約8%，比后置靜葉型兩級普通風機最高效率高4%～5%，其高效運行范圍廣[2]。 　　3.1.5軸流對旋風機使用靈活。對旋風機兩級工作輪分別由兩臺電機驅(qū)動，因而對旋風機對應不同的使用狀態(tài)，可進行各式各樣的組合，使其中一級空轉(zhuǎn)可組成前導加動葉級或動葉加后導葉級，亦可配備一個靜葉作為附件，可以調(diào)節(jié)柵距以實現(xiàn)變風量調(diào)節(jié)。對旋風機可變轉(zhuǎn)速和兩轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比來調(diào)節(jié)流量，這是對旋風機所特有的。 　　3.1.6軸流對旋風機，有良好的逆向送風性能，回風量可達到60%～70%的送風量。由于對旋風機可以利用電機的反轉(zhuǎn)反風，既不需建擴散器和擴散塔，也不需建風機房和反風道，施工工藝簡單，因此可大大縮短工期。與其他風機相比，其輔助設備少，控制環(huán)節(jié)少，安全可靠性好，可節(jié)約70%的土建工程費。 　　3.2對旋風機設計中存在的問題 　　3.2.1對旋風機中電動機的散熱問題。由于在對旋軸流式通風機中，電機是與葉輪直聯(lián)，固定于風機中，電機工作在含有高瓦斯?jié)舛鹊臍怏w之中，所以就無法使用風機中自身風流來散熱。而普通軸流式風機，電機置于自由大氣中，可以充分利用這個得天獨厚的條件。 　　3.2.2電機的防爆問題。與普通軸流風機的電機放在風機外面相比，相當于把井上主扇送回到井下的惡劣環(huán)境中，因此電機要防爆。但是，風機的II級電機隔流腔內(nèi)可能存在瓦斯超限。隨著抽出式對旋風機的投入使用，發(fā)現(xiàn)其第一級風機的I級電動機隔流腔內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_到0.1%～0.3%，與周圍環(huán)境中的瓦斯?jié)舛认嗤�，不存在安全隱患；而其第二級風機的II級電動機隔流腔內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_到2.2%～2.8%，存在著隔流腔內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸�限問題，造成II級電動機周圍瓦斯聚集。 　　3.2.3軸伸端軸承使用壽命短。由于風機葉片產(chǎn)生的軸向力、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的殘余不平衡力、電磁拉力、風量風壓變化將產(chǎn)生的推力等，這些風機運轉(zhuǎn)中的徑向力、軸向力形成當量動負荷，對軸承壽命威脅是致命的損壞因素。所以靠近電機軸伸端的軸承容易抱軸、燒毀，嚴重時整個定子繞組被燒毀，這不僅降低了軸承的使用壽命，同時降低了風機的使用壽命。這一點尤其在局扇上較為突出。 　　3.2.4軸流式通風機后級電機容易燒壞。軸流通風機壓力大，通風距離長，通風距離與流量成反比，只要通風距離稍微增大，如果兩級葉輪設計的匹配性不好，II級電機負載增加比第一級快，當達到一定通風距離時，雖然兩級風機的總功率尚未達到單級的2倍，但是II級電機的負載已遠遠超出了額定功率，造成II級電機的超載運行，從而導致電機的燒毀。

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收錄時間:2011年01月07日 15:05:01 來源:ccen 作者:

???? 選用鼓風機應能滿足鼓風爐技術條件波動的要求，須注意以下幾點： 1、熔煉過程中，鼓風壓力在一定范圍內(nèi)波動，風量應保持穩(wěn)定。 2、當爐料合熔煉條件變更時，鼓風機應能在相當大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)風量和風壓。 3、便于調(diào)節(jié)和維護。 目前鉛鼓風爐一般采用容積式鼓風機，也采用離心鼓風機。 一臺鼓風爐宜設一臺鼓風機單獨供風，并設一臺同樣規(guī)格的鼓風機做備品。如有兩臺和更多的鼓風爐時，為了維持鼓風爐的正常鼓風制度，通常用管道系統(tǒng)把幾臺鼓風機連通，互為備用，以減少備用鼓風機臺數(shù)。管道系統(tǒng)供風損失一般為供風量的10%～30%。 表1為鉛鼓風爐用鼓風機性能實例。 ? 表1? 鉛鼓風爐用鼓風機性能實例 廠名

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