科威嵌入式PLC在隧道窑控制系统上的应用

一、引言 　　隧道窑是一种连续式窑炉，主要用于陶瓷建材、日用陶瓷等烧制，就其结构而言主要由预热区、高温区、急冷区和缓冷区组成，隧道窑的控制涉及风机的控制、温度的检测、压力的检测，温度的控制、压力的控制以及其它控制。将CAN总线技术应用在隧道窑控制系统，可以很好地满足温度和压力实时控制的要求，系统通信速率高、稳定性强，而工业级人机界面的参与，使得控制系统更加直观化，易于用户使用和操作。下面以河北唐山某陶瓷厂的一条隧道窑为案例，介绍其控制系统的实现过程。 　　 　　二、控制对象 　　此窑是一条80m长的燃气隧道窑，共有温度检测点20个（K分度12个，S分度8个），其中10个温度点受控，压力检测点2个，10个燃气执行器，10只烧嘴火焰检测，风机有：排烟风机2台（一用一备）、助燃风机2台（一用一备）、急冷风机2台（一用一备）、缓冷风机2台（一用一备）、抽热风机2台（一用一备）、窑头窑尾气幕风机各1台。10点温度控制是通过控制执行器阀位大小，改变燃料注入多少，从而使温度稳定。2点压力控制通过调节排烟风机和急冷风机转速来控制，实际上调节排烟和急冷变频器频率来控制压力。此外还有风机连锁，烧嘴熄火报警及各类故障报警。 　　 　　三、窑炉控制系统的组成 　　本控制系统由3台嵌入式PLC（EASY-M2416R）、2台CAN-AD1216、1台CAN-AD1208、1台CAN-DA1208等部分组成。其中，嵌入式PLC用于逻辑开关量的控制，PID运算，以及通过CAN总线与下级的模块进行通讯；温度采集模块CAN-AD1216用来完成20点温度模拟量的采集；压力采集模块CAN-AD1208用来采集2点压力信号；模拟量输出模块CAN-DA1208用来控制风机变频器。 　　下面为系统框架图： 　　 　　作为本系统的控制核心嵌入式PLC Easy-AD1216，下层网络采用CAN总线来进行通讯，对上分别用RS0口与HMI（人机界面），RS1口与计算机进行通讯。其特点如下： 　　1、有比较强大的通讯功能： 　　一路CAN总线接口在应用层作了标准规划，凡遵循该标准的CAN总线设备，可以通过CANSET软件设置CAN网络配置文件，并下载固化到EASY-M2416R中，就可以把该设备映射到CAN网络中。CAN总线由于具有良好的实时性、可靠性、抗干扰能力及检错能力，所以在一些条件比较苛刻的场合里广泛应用。 　　另外，串行口 RS0可用于梯形图程序及上位机的监控，还可以与人机界面通讯；串行口RS1可用于下载CANSET软件生成的CAN网络配置文件，还可以通过RS485网络连接第三方设备，如PC、三菱PLC。由于各个网络都是独立的，同个PLC在连接多个模式的网络也不会受影响。如此多样的通讯模式，确实为用户提供了更多的灵活性。 　　2、有和三菱相当的运算速度和几乎完全兼容的开发环境： 　　经过测试，基本指令的运算速度在0.5u/步以下，和三菱FX2系列的PLC相当，这对于控制要求不是很高的用户来说已是足够了。它的梯形图以及指令和三菱PLC的也是完全兼容，并且都能在三菱编程软件里很好的运行。这对于使用过三菱PLC的用户来说减轻了很多的困难。 　　3、独立开发的CAN总线互联CANSET软件： 　　CANSET软件能很轻松方便的完成通讯设置。设置内容包括：网络设备总数、网络设备地址、网络通讯数据的内容、网络数据通讯速度等。它还能根据用户的需要，灵活设置每个设备的任务级别，以保证网络资源的合理分配。处于下层网络的AD和DA，以及Easy-M2416R设备，遵循CANBUS协议的接口，能很方便的联入CAN总线网络中，构成系统的主体。 　　 　　四、系统功能的实现 　　1、所有的逻辑控制和PID控制都由Easy-M2416R完成，在CAN总线网络中，三台PLC中任选一台作为主站，这里选Easy-M2416R-1作其主站。它通过CAN总线与下层网络的每个设备进行通讯，两个设备之间的通讯也必须由主站来完成。同时它又作为从站与PC（上位机）和HMI（人机界面）进行通讯。 　　2、整个CAN总线网络互联也全由CANSET软件来实现，它是图形化界面的软件，设置起来十分简便，并且在PLC的梯形图中除了地址和主从站外无须再对其他相关内容进行设置，在一定程度上简化程序设计的工作量。 　　3、系统具有很大的扩展性和可维护性，在工作环境改变时，可灵活增添或减少设备。实现起来也只需在CANSET软件中来设置即可，不用考虑其他事项，这对于系统的不断完善和升级换代奠定了很好的基础。 　　4、系统工作流程：下层网络的AD1216、AD1208设备把采集上来的温度，和压力信号转化为数据信号上传到Easy-M2416R-1；运用于PID运算，控制各个执行器的正反转和DA的输入值，从而控制窑炉的各段温度和压力；另外在逻辑控制上完成各个风机和电磁阀的控制。下面是其中一路执行器正反转控制的梯形图程序： 　　 　　 　　 　　5、人机界面通过串口RS0与EASY-M2416R-1连接，实现整个系统运行监控，其画面包含：现场模拟图、风机状态指示、温度压力显示、各种参数设置、变频调节、实时温度曲线图、设定温度曲线图以及报警信息。 　　 　　五、结束语 　　由于嵌入式PLC EASY-M2416R兼有CAN总线接口和与三菱相同的数据链协议接口、编程环境等特色，因此它既能很好的构建以CAN总为下层网络，又能构建以RS485和RS232总线为上层网络的系统。将它应用在隧道窑炉系统，既可以满足底层的控制又可以满足上层的监控，尤其是CAN总线的应用，使它的实时性、灵活性、组网方便性以及可维护性获得很好的保证。 　　 　　参考书目 　　[1]科威自控嵌入式PLC《EASY编程手册》 　　[2]科威自控嵌入式PLC《EASY原理及应用》 　　[3]HITECH《ADP软体使用手册》 　　 　　附：实物图片

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收录时间:2011年04月08日 05:11:46 来源:dzsc.com 作者:零八我的爱

高炉鼓风系统工艺设计 ???????? (blast system technological design of blast furnace) 设计内容主要包括高炉鼓风参数选择，鼓风机运行工况区的确定和高炉综合鼓风。 高炉鼓风参数选择 ?????? 包括风量、风压和热风温度。 风量 ??????? 送入高炉的空气质量或标准状态下的鼓风体积。由于大气温度、压力和湿度随地点和时间而变化，因此风量须用当地气象系数修正。 高炉入炉风量可按下式计算： V 0 = V u iv / 1440 式中V 0 为高炉入炉风量，m 3 ／min；V u 为高炉有效容积，m 3 ；i 为冶炼强度，t／(m 3 ? d)；v为每吨干焦耗风量，可根据冶炼条件通过配料计算确定。当条件不具备时也可采用以下近似数据，当焦炭灰分在10％～16％时，每吨干焦的耗风量在2750～2600m 3 (干风)。 鼓风机出口风量，是高炉入炉风量与鼓风系统漏风损失的总和。漏风损失一般在5％～10％。在采用静叶可调鼓风机时，日本在计算中加上热风炉充压用风量400～1000m 3 ／min为风机最大风量。选配风机，鼓风机风量(m 3 ／min)大致可按高炉有效容积的2．1～2．5倍考虑。 高炉鼓风压力 ??????? 取决于炉顶压力、炉内料柱和鼓风系统的阻力损失，并考虑一定的风压变动余裕。一般常压高炉的炉顶压力为20～30kPa，高压高炉的炉顶压力为50～300kPa，高压程度取决于鼓风机能力、设备制造及冶炼强度等因素。通常，当炉顶压力在50kPa以上时，每提高10kPa，可增产1％～3％，焦比降低0．5％左右。随着炉顶压力的逐渐提高，增产效果递减。炉内料柱阻力损失取决于高炉容积、原燃料条件和冶炼强度等因素，一般在70～160kPa,负压风机厂家。鼓风系统阻力损失一般在15～20kPa。 热风温度 ?????? 主要取决于燃料条件、耐火材料理化性能、热风炉工作制度，并与热风炉的结构有关,生产负压风机。热风炉，当烧高炉煤气、用粘土及高铝质耐火砖砌筑、且单炉送风时，风温水平一般在1000～1100℃。当烧混合煤气或烧高炉煤气、采用自身预热、高温区用硅砖砌筑，并联送风时，则风温水平可达1200～1310℃。热风炉烟气余热回收可提高风温45～70℃。当喷吹燃料和加湿鼓风时，则需要热补偿，必须相应提高风温。 鼓风机运行工况区的确定 ??????????? 高炉生产对鼓风机的要求是：有稳定而均匀的送风能力，当风压变动时风量不随之改变，高炉在不同季节和不同冶炼条件下操作时，要求鼓风机的风量和风压能在较大范围内变动，此变动范围称为鼓风机运行工况区，此区必须在鼓风机安全运转范围内。炼铁工艺设计确定鼓风机运行工况区是为了委托制造厂进行风机设计，或根据现有风机的特性曲线选定炉容。为了确保高炉正常生产，对于高压操作的高炉鼓风机运行工况区(如图)应按下列条件考虑：(1)在夏季最热月份最高平均气象条件下，高压与常压操作的最高冶炼强度时的运行工况点为A与B。(2)在冬季最冷月份最低平均气象条件下，常压与高压操作的最低冶炼强度时的运行工况点为C与D。(3)在年平均气象条件下，高压与常压操作年平均冶炼强度时的运行工况点为E与F,车间通风。鼓风机能力应满足工况点A的要求，C、D点必须在鼓风机的安全运行范围内。E点应在鼓风机的经济运转区内，此点并作为制造厂进行鼓风机设计的计算点。 高炉与鼓风机的配置，通常一座高炉配用一台鼓风机。为确保高炉安全生产，炉容大致相同的三座高炉合用一台备用鼓风机。 高炉冶炼鼓风强化措施 ???????????? 是当前高炉生产中最重要的发展方向之一。其内容包括富氧鼓风、加湿或脱湿鼓风、综合鼓风等。 富氧鼓风 ?????? 提高鼓风含氧量，能提高炉缸燃烧温度，减少炉缸煤气生成量并降低炉顶煤气温度，有利于提高产量和降低焦比。富氧鼓风使每吨生铁的鼓风量减少，同时也减少了热风带入的热量，但富氧超过一定界限会引起焦比升高。理论上，鼓风含氧提高1％可增产4．76％，因高炉生产受多种因素影响，实际增产效果会有差异，并且随富氧量的提高增产率递减。 ? 加湿或脱湿鼓风 ???????? 将蒸汽加入鼓风或将鼓风湿分大部脱除的鼓风。以稳定鼓风湿分，消除大气湿度波动对炉况的影响，改善煤气化学能及热能利用，从而使炉况顺行，产量提高，焦比降低。 加湿鼓风又称蒸汽鼓风。使鼓风中氧气增多，并提高煤气中氢气浓度，加快氧化铁还原过程，因而使高炉行程强化。鼓风中湿度增加1％(或8g／m 3 )，相当增加风量2．38％，如焦比不变可增产2．38％，鼓风中加入1g水分，需提高风温9℃，以补偿水分的分解热，因此鼓风湿度须与热风炉加热能力相适应。 脱湿鼓风又称干燥鼓风。将鼓风湿分冬季脱至1～3g／m 3 ，夏季脱至8～10g／m 3 ，鼓风湿分减少10g／m 3 ，焦比可降低6～10kg／t，产量可提高6％左右。脱湿鼓风需要昂贵的脱湿设备，故未得到广泛采用。 高炉综合鼓风 ????????? 高炉采用喷吹燃料、富氧和控制湿分等综合技术。由于喷吹燃料会增大煤气量，降低炉缸燃烧温度，因此使增加喷吹量受到限制，而富氧鼓风既可提高燃烧温度，又能减少煤气量，故两者结合相得益彰。中国高炉以喷煤为主，用富氧、提高喷煤量和置换比来大幅度增产节焦。1986年8月至1987年6月鞍山钢铁公司2号高炉(900m 3 )进行了富氧喷煤试验，其试验效果为：富氧1％，可以增产1．61％～3．83％，降低焦比0．082％～1．04％，其置换比为0．693～0．849，喷煤量为每吨铁增加12～13kg。 相关文章

矿井对旋轴流通风机设计中存在的问题及解决方法

1引言 　　通风机堪称煤矿的“肺脏”，通风机的运行效率的高低以及可靠性型问题是煤矿关心的焦点。由于部分老矿井风机老化，运行效率低，正逐渐被高效节能风机所代替，各种各样的风机应运而生，对旋风机就是引进国外80年代新技术经消化吸收后研制生产的矿用通风机的更新换代产品。它以其压力高、流量大、高效、结构紧凑、反风容易的特点深受煤矿的青睐。但是，经过长期的实践证明，对旋轴流通风机还存在一些缺陷，本文针对这些问题提出整改措施。 　　2结构特点 　　对旋式轴流通风机一般由集流器、前后主风筒、扩散器组成。一级、二级叶轮直连在电机轴上，电机均置于风筒内，两级叶轮互为导叶，工作时两级叶轮反向旋转。结构简图如图1。 　　3对旋轴流风机的优越性以及设计和使用注意问题 　　3.1对旋风机的优越性 　　3.1.1传动效率高。叶轮直接安装在电机轴上，改变了传统的传动结构，既避免了传动装置的频繁损坏，消除了能量损耗，也提高了风机装置的传动效率，同时也提高了使用效率。 　　3.1.2对旋轴流通风机最高压力点的压力值较高，一般比普通带后导的轴流风机的压力高1.2～1.3倍[1]。 　　3.1.3静压效率高。由于采用对旋结构，减少了两级工作轮之间中的导叶，降低了风机内部阻力损失，提高了风机的静压效率。 　　3.1.4最高效率高，高效运行范围广。对旋风机比前置导叶两级风机的最高效率高出约8%，比后置静叶型两级普通风机最高效率高4%～5%，其高效运行范围广[2]。 　　3.1.5轴流对旋风机使用灵活。对旋风机两级工作轮分别由两台电机驱动，因而对旋风机对应不同的使用状态，可进行各式各样的组合，使其中一级空转可组成前导加动叶级或动叶加后导叶级，亦可配备一个静叶作为附件，可以调节栅距以实现变风量调节。对旋风机可变转速和两转子的转速比来调节流量，这是对旋风机所特有的。 　　3.1.6轴流对旋风机，有良好的逆向送风性能，回风量可达到60%～70%的送风量。由于对旋风机可以利用电机的反转反风，既不需建扩散器和扩散塔，也不需建风机房和反风道，施工工艺简单，因此可大大缩短工期。与其他风机相比，其辅助设备少，控制环节少，安全可靠性好，可节约70%的土建工程费。 　　3.2对旋风机设计中存在的问题 　　3.2.1对旋风机中电动机的散热问题。由于在对旋轴流式通风机中，电机是与叶轮直联，固定于风机中，电机工作在含有高瓦斯浓度的气体之中，所以就无法使用风机中自身风流来散热。而普通轴流式风机，电机置于自由大气中，可以充分利用这个得天独厚的条件。 　　3.2.2电机的防爆问题。与普通轴流风机的电机放在风机外面相比，相当于把井上主扇送回到井下的恶劣环境中，因此电机要防爆。但是，风机的II级电机隔流腔内可能存在瓦斯超限。随着抽出式对旋风机的投入使用，发现其第一级风机的I级电动机隔流腔内瓦斯浓度达到0.1%～0.3%，与周围环境中的瓦斯浓度相同，不存在安全隐患；而其第二级风机的II级电动机隔流腔内瓦斯浓度达到2.2%～2.8%，存在着隔流腔内瓦斯浓度超限问题，造成II级电动机周围瓦斯聚集。 　　3.2.3轴伸端轴承使用寿命短。由于风机叶片产生的轴向力、旋转系统的残余不平衡力、电磁拉力、风量风压变化将产生的推力等，这些风机运转中的径向力、轴向力形成当量动负荷，对轴承寿命威胁是致命的损坏因素。所以靠近电机轴伸端的轴承容易抱轴、烧毁，严重时整个定子绕组被烧毁，这不仅降低了轴承的使用寿命，同时降低了风机的使用寿命。这一点尤其在局扇上较为突出。 　　3.2.4轴流式通风机后级电机容易烧坏。轴流通风机压力大，通风距离长，通风距离与流量成反比，只要通风距离稍微增大，如果两级叶轮设计的匹配性不好，II级电机负载增加比第一级快，当达到一定通风距离时，虽然两级风机的总功率尚未达到单级的2倍，但是II级电机的负载已远远超出了额定功率，造成II级电机的超载运行，从而导致电机的烧毁。

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收录时间:2011年01月07日 15:05:01 来源:ccen 作者:

???? 选用鼓风机应能满足鼓风炉技术条件波动的要求，须注意以下几点： 1、熔炼过程中，鼓风压力在一定范围内波动，风量应保持稳定。 2、当炉料合熔炼条件变更时，鼓风机应能在相当大的范围内调节风量和风压。 3、便于调节和维护。 目前铅鼓风炉一般采用容积式鼓风机，也采用离心鼓风机。 一台鼓风炉宜设一台鼓风机单独供风，并设一台同样规格的鼓风机做备品。如有两台和更多的鼓风炉时，为了维持鼓风炉的正常鼓风制度，通常用管道系统把几台鼓风机连通，互为备用，以减少备用鼓风机台数。管道系统供风损失一般为供风量的10%～30%。 表1为铅鼓风炉用鼓风机性能实例。 ? 表1? 铅鼓风炉用鼓风机性能实例 厂名

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