攀钢新1#烧结机系统的控制调整

秦泽天

(攀钢钒炼铁厂,四川攀枝花 617000)

攀钢新1#烧结机系统的控制调整

秦泽天

(攀钢钒炼铁厂,四川攀枝花 617000)

攀钢新1号烧结机系统的调速设备都使用的是MM440变频器,控制系统采用的是施耐德的昆腾系列产品,原设计的控制方式是由Profibus—DP总线通讯控制,所有DP接头串接形成总线型结构,这种方式结构简单且成本低廉,在自动化工业中应用广泛,但故障排查很费时,为了适应现场工作的需要,降低故障率,将原来DP通讯控制方式调整为硬接线控制并优化,缩短排查故障的时间,避免生产线因通讯故障停机。

硬接线;昆腾;通讯;Profibus-DP

1 引言

攀钢随着钢铁工业的发展,天然富矿在产量与质量上都已不能满足高炉冶炼需求,而烧结这种人造富矿法是解决这一矛盾的最好办法之一,所谓烧结就是将各种粉状含铁原料,配以一定燃料和熔剂,在烧结设备上通过一系列理化反应形成烧结块矿,烧结矿的质量直接决定了高炉冶炼指标。所以烧结机是保障该厂高炉低成本生产的重要环节,是向高炉提供精料的“厨房”,是高炉实现生产技术经济指标的保障。新1#烧结机是炼铁厂第一座360 m2大型连续带式烧结机,年计划烧结矿产能400多万吨,采用的是抽风烧结法,这种方法生产率高,原料适应性强,机械化程度高,劳动条件好且便于大型化、自动化[1]。如果烧结机配套设备大面积故障停机,将会直接影响到烧结矿的供应,对烧结产能与高炉产能相匹配的企业而言,烧结矿停机时间过长将导致高炉被迫休风,造成的损失十分巨大。因此,配套设备选择合理的控制方案是非常有必要的。

2 控制系统现状

新1#烧结机采用了较先进的生产工艺和控制设备。其控制系统采用4组施耐德Quantum系列PLC作为控制站,实现了配料混合系统、烧结冷却系统及其辅助系统、成品整粒系统及其运输、原燃料接受和循环加水等系统生产的自动化。Quantum系统集体积小巧和坚固设计于一体,因而,即使在最恶劣的现场环境下使用,也能确保其高性价比及可靠的安装、运行。系统安装配置简单,适用于各种应用场合[2]。在泥辊、十一辊、烧结机、环冷机和配料皮带秤等重要调速控制设备中,采用的是PROFIBUS-DP数字通讯控制技术和西门子MM440变频器,实现了高精度数字调速控制。

在攀钢新1#烧结机系统中,PLC与变频器之间是由Profibus-DP通讯电缆总线型连接控制变频器工作,以配料系统为例,如图1。

图1 配料系统原控制方式

这种PROFIBUS-DP总线型拓扑结构虽然能减少控制器模块和电缆的使用,但当它用于工作环境不太理想的场所时,其最精密接头部分就很容易给系统带来通讯故障,进而使得烧结设备大面积停机,接头数量越多,故障的排查与处理也就越麻烦。攀钢新1#烧结机投产以来多次出现该类故障,引起烧结机停机,损失巨大。

攀钢新1#烧结机变频器设备众多,调整前均由PROFIBUS-DP总线型拓扑控制。控制变频器启动,集中/机旁切换指令是通过MM440的DI端子控制,其他的频率给定、远程启停、故障复位均是由DP通讯控制。而机旁模式是由连接变频器DI端子的按钮进行启动,其频率则是由电位器人工机旁给定。其程序流程见图2,电气原理见图3。

图2 调整前的程序流程图

3 方案调整

当连接到编程终端的PLC处于运行状态时,Unity Pro允许用户更换程序。这些修改可通过执行以下操作实现:

①必要时,将PLC中的应用传输到运行Unity Pro的PC终端。

②在离线方式下准备更改程序。这些程序修改可以是任何类型、以任何语言编写(IL,ST,LD,FBD和SFC),例如添加SFC动作或步骤。而且还可以对用户功能块(DFB)的代码进行修改,但不可以修改其接口。这些程序修改可采用PLC模拟器测试。

③在PLC上(运行方式)更新程序(生成更改)。

该功能使用户可以在一个单独的修改会话中(这样可确保修改与相关控制过程之间的统一和一致)完成对应用程序中不同点的程序代码和数据的添加和修改工作。

图3 电气原理图

于是将总线型控制方式调整为硬接线控制,将变频器视为执行器,保持原有的启停KA、手自动切换KAS指令,PLC给出4-20 m A模拟量输出作为变频器频率指令,经隔离器隔离,给至变频器。接受变频器运行状态、故障的数字量信号反馈。电缆均使用KVVRP(或KVVP)5*1.0控制电缆,数字量与模拟量各使用一根电缆,敷设线路尽量避开强电。原运行信号、故障报警信号全部由DP通讯电缆取回,现改为PLC数字量输入模板采集。以运行信号为例,在所有程序连锁中将原有DP通讯的运行反馈信号点名替换为重新命名的、地址调整后的数字量信号点名。模拟量输出模板选用140ACO13000 High Density Analog Out I/O Module,采用外供电方式连接隔离器。调整后的PLC侧电气原理图如图4,程序流程图如图5。

图4 调整后的PLC侧电气原理图

调整前变频器远程模式的启动是由控制字的写入实现的,调整后变频器两种工作模式统一由KA指令启停。

烧结机本体有反转工序,并且只在手动状态下生效。其反转指令KA52_308直接传至变频器KA52端,因此反转程序不需调整。只需调整正转指令的控制逻辑,且与配料段方法一致。

图5 调整后的程序流程图

西门子MM440变频器的本地远程控制主要由CDS参数组控制功能实现,变频器软件本身具备3套控制参数组(CDS),在每组参数里设置不同的给定源和命令源,选择不同参数组,从而实现本地远程控制的切换。

由于启用了变频器AI2端子,控制方式有变化,变频器参数也相应地做出了调整,如表1。其中P1000[0]与P1000[1]是依PLC程序逻辑而定。

4 优化

由于本次调整采用的是将原有的控制程序基本保留,在原有基础上采用植入新逻辑的方法,故该优化施行之后,DP总线依然可以继续利用。取长补短,去掉DP总线的控制功能,保留通讯功能,将其转化为一种辅助监测手段,用于读取变频器反馈信息,例如实际电流值等,方便远程监控和故障判断。

表1 参数对比表

以往因为DP接头于生产至关重要,备件质量方面要求很高,均是使用的进口件,成本高,进货周期长。将DP通讯线的控制功能去除后,DP通讯接口的重要程度下降,备件可以国产化,每个DP接头可节约200多元,并缩短了进货周期,有效保障了备品准备。

新增加的程序逻辑需要占用大量空间,并且不利于批量化改进,于是将嫁接的程序全数打包形成功能块,节约空间的同时也极大方便了程序的批量化修改。

5 结论

本次控制方案优化主要包含计算机控制与电气自动化两个方面,充分利用MM440的CDS参数组技术,对变频器参数作出调整,启用其AI2端子,远程(集中)模式时频率由原来的DP通讯调整为PLC的模拟量模板输出至变频器AI2端子,原有的启停、切换端子保留,将攀钢钒炼铁厂新1#烧结机的总线控制调整为硬接线控制,避免了由于总线通讯故障导致的大面积停机,保障了烧结机可开动率。

[1] 贾艳,李文兴.铁矿粉烧结生产[M].冶金工业出版社,2006.

Ameliorate the Control Mode of Agglomeration System No.1 in Pan Steel

QIN Ze-tian

(Pan steel puddling factory,Panzhihua 617000,Sichuan,China)

Agglomeration system No.1 in Pan steel mostly use MM440 transducer made by Simens to adjust speed of product line,use Quantum system made by Schneider Electric to process flow. As first design,communication bus is Profibus—DP,and all the DP plugs are in series.This mode is simple and cost cheaply,widely used in industry area,but waste too many time in failure checking.In order to adapt new circumstance,reduce the failure rate,change communication control system into mix mode and optimize it.Cut the time in failure check,Avoid product line stop caused by communication failure.

cable connection,quantum,communication,Profibus-DP

TF325.1

A

秦泽天,助理工程师,主要从事电气及计算机自动化工作。

1001-5108(2016)05-0049-07