攀钢集团工程技术有限公司修建分公司检修七车间 617000
内容摘要 随着除尘工艺的更新，炼钢厂2#方坯精炼除尘老旧的除尘系统无法满足现有的生产要求，为适应生产要求，采用先进的PLC控制技术、PID调节技术对精炼除尘系统进行改造，改造后，精炼除尘系统达到了精细化操作，解决了除尘器布袋过度损坏的关键性问题。
关键词：除尘风机喷吹系统； PLC； RSVIEW； 虚拟机 PID
1简介
钢水在精炼过程中会产生大量烟气，烟气的温度高，可达1450℃，烟气中含尘量高，高达150g/Nm3，烟尘中的主要成分全铁，高达50%以上。如任其放散，将会对工厂周围环境造成严重污染；同时，含铁粉尘是一笔巨大的资源，所以很好地将其回收利用是一项很重要的工作。
2 生产工艺
攀钢炼钢厂2#方坯精炼除尘系统由集气管网、脉冲袋式除尘器、刮板机、斗式提升机、储灰仓、卸灰阀、风机和放散塔组成。其中脉冲袋式除尘器分为上下两部分,上部为净气室,下部分为袋滤室。净气室装有喷吹管、压缩空气气包、脉冲阀、压缩空气管路、出口烟道。袋式除尘器根据规格不同，用钢板把净气室分割为多个小室，小室相互隔离，互不通气。在每个室安装提升阀和滤袋，每排滤袋设一根喷吹管，对应喷吹管上的一个喷吹孔。袋式除尘器下部袋滤室包括花板、滤袋组件、灰斗、烟气进口等。滤袋材料结合工艺要求选用柔性透气介质，保证气体通过性。滤袋由金属除尘骨架支撑，以保证在过滤时不被负压抽吸变形。滤袋和笼骨作为一个整体，悬挂在花板上。滤室下方是灰斗，灰斗作为烟气的进口。灰斗中安装导流板来吸收进口烟气大颗粒杂质的动能，避免滤袋磨损，导流板引流使各个滤袋的负荷均匀。
除尘器在灰斗的出口设有卸灰阀、刮板机和斗提及储灰仓。灰斗内收集的灰通过卸灰阀排进刮板机后由斗提输送进储灰仓。
当某一滤袋室进行清灰时，控制系统控制脉冲阀的开闭，喷吹滤袋，使粉尘落入灰斗，通过卸灰阀、刮板机、斗提把粉尘收集进储灰仓，净化后的气体从滤袋孔隙流过，通过排风口气动阀进入排风管道，经风机和放散塔排入大气。
3 系统控制
3.1 系统控制要求
袋式脉冲除尘器控制内容分为脉冲喷吹清灰、卸灰、输灰及排灰。并要求这些设备具有就地和远程控制，设备调试或异常时，在袋式脉冲除尘器机旁手动操作，远程时由HMI上位机自动运行。
系统就地时，所有的单体设备能独立运行，远程自动运行时，袋式脉冲除尘器清灰、卸灰和输灰全过程采用PLC自动控制，清灰的周期、喷吹时间、喷吹间隔、卸灰周期、卸灰时间，根据运行状态进行调整。
3.2 PID控制难点
在整个除尘控制系统中，除尘器进气阀的温度调节是整个控制系统的控制难点，温度调节的好坏，直接影响除尘布袋的损坏和消耗，混风阀引入温度调节是整个控制系统的重心。
将进气温度检测信号与混风阀的开度调节进行连锁，用混风阀的开度控制来调节除尘器进口进气温度，除尘系统进口温度变化是非线性的，不能达到调节阀的线性调节要求，故加入PID进行闭环进行调节。PID主要用于需要恒定系统输出的调节场合，简单理解就是通过调节除尘器进口阀门开度来恒定除尘系统进口温度。
在控制系统中, 先将温度由传感器转换成4-20mmA信号后,与预先设定的值进行比较, 把比较得到的差值信号经过定律公式进行计算，后得到相应的控制值, 将控制量送给控制系统进行相应的控制, 不停地进行上述工作, 从而达到自动调节的目的。
3.3 PID 参数的选择
PID 的主要参数是KP、Ti 及Td，先根据控制系统的特性确定K p 的极性。本系统极性确认为负,为了保证系统PID调节稳定， Kp 不能选择过大,Ti 及Td 的选择不是很严格, 可根据实际情况设定积分和微分。根据系统响应的延迟时间设定采样周期，选择比系统响应稍快些即可, 如果采样周期过小，会延迟响应时间，选择0.3～ 0.5s。
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4 控制系统网络结构及配置
除尘系统采用一台AB的1500PLC作为控制器，自带32点I/O输入输出，PLC通过硬接线进入电气柜，控制现场传动设备，上位机通过以工业太网连接PLC，上位机使用研华的610L工控机，在工控机上用虚拟机作为上位机，在虚拟机上运行RSView32 HMI人机界面，用RSView32作为HMI界面对系统全面、直观的进行监控和操作，从而实现自动化控制和远程操作。
5 系统的PLC程序设计
5.1 程序控制要求
系统控制要求及动作顺序如下：（1）启动时，储灰仓无料位报警。（2）风机负压系统启动形成负压。（3）检测除尘器进出口压差是否满足条件，除尘器差压达到1350Pa(0～4000pa可调)时，启动差压清灰自动程序，（4）启动清灰程序，1#除尘器的1～9号脉冲阀依次喷吹一遍，间隔5秒后， 2#除尘器的1～9号脉冲阀依次喷吹一遍，间隔5秒后，3#除尘器至4#除尘器依次喷吹一遍结束。此时除尘器差压小于950Pa(0～4000pa可调)时，结束清灰，如果除尘器差压没有达到950Pa(0～4000pa可调)时，再继续从1除尘器清灰。泄灰时，先启动斗提，5秒后启动刮板机，再启动卸灰阀，再启动振打电机进行泄灰输灰程序。（5）就地手动时，每个设备可独立运行。
5.2 主要控制设备
由于系统控制规模不大，故选用罗克韦尔的PLC MicroLogix 1500作为控制器，I/O模块选用1769系列，软件选用RSLogix500。
本次使用的PLC是1764-24BWA PLC，自带12点输入输出，自带一个RS232接口，可外接存储模块，可扩展8个外部模块，支持使用数据存取仪读取控制器的相关数据，1764利用DF1协议连接个人计算机，也可以利用一个高级接口转换器（1761-NET-AIC）连接到DH485网络，利用（1761-NET-ENI）连接到工业以太网。
6虚拟机应用及 HMI设计
6.1 虚拟机应用
工控机是专门为工业现场而设计的计算机，工业现场震动大，灰尘多，电磁干扰强等特点，连续作业，恶劣条件影响工控主机效能和使用寿命，稳定性和连续性要求高，使用虚拟机架构的目的主要在于虚拟化的系统仅仅是以文件形式存在，包括内存的镜像等，在发生灾难情况下可以做快速无缝切换，可以在关键业务应用场所保障业务的连续和可靠。
在一台工控机上运行两台虚拟控制系统，一台为运行RSView32的HMI上位机的XP系统，一台为运行RSLogix 500开发编程的XP系统。
6.2 HMI设计
人机界面使用RSView32作为操作界面，用RSlinx CLassic和PLC之间进行通讯来操作控制和实时显示。
6.2.1 RSLinx CLassic
RSLinx CLassic是罗克韦尔的中间通讯应用软件，它提供RSView32连接访问MicroLogix 1500控制器的通讯链路，并对第三方应用提供OPC服务。除尘系统中RSLinx CLassic使用工业以太网连接PLC的以太网模块进行通讯。
6.2.2 RSView32
RSView32是罗克韦尔的HMI应用软件，用于上位机的HMI控制操作和实时显示，通过RSLinx CLassic连接PLC控制器进行操作控制。
7 结束语
通过攀钢炼钢厂2#方坯精炼除尘风机控制系统改造与研究。对于转炉二次除尘工艺的技术难点、实现、在工业中的应用以及推广都具有重要意义。PLC、PID控制系统的先进性，相对于传统的控制系统，具有分散控制和计算机集中控制的优点，实现系统控制更精确化、实时化、人机智能化，符合控制技术的发展趋势。
参考文献
[1] 陈伯时,陈敏逊,交流调速系统电气自动化新技丛书,机械工业出版社,1998.8
[2] 白志刚,自动调节系统解析与PID整定,化学工业出版社,2012.07
论文作者:唐彬
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/25
标签：除尘器论文; 系统论文; 控制系统论文; 烟气论文; 滤袋论文; 上位论文; 精炼论文; 《当代电力文化》2019年第10期论文;