焦炉机械电气自动控制系统

高峰

摘要：控制系统采用功能强大的工业集散控制系统以及技术先进、精度高、稳定性好的测控仪表，来实现生产工艺的实时监控和精细控制，在此基础之上进一步实现焦炉的自动化生产，从而为生产优质焦炭，提高化产品收率，降低生产成本，减少大气污染，使焦炉管理达到国内领先水平。通过精细过程控制，提高化产品收率，降低生产成本，达到提高焦炉产品的产量、质量，在此基础之上进一步实现焦炉的自动化生产，使焦炉管理达到国内领先水平。

关键词：焦炉设备;PLC;系统分析

1 焦炉设备的组成及工作原理

焦炉一般是由六车：装煤、推焦、拦焦、电机、煤焦、炉门服务车以及煤气交换机这-机来组成的。首先由装煤车将煤资源运出装进炭化室碳化形成成熟的焦炭，再由推焦车推出，将焦炭导人到熄焦车，通过电机车来操作和牵引熄焦车最后实现煤气空气和废气体的通常和交换。在整个过程中有时会需要炉门服务车做-一些维护修护的工作以防止有煤气气体的渗出。设备控制的主要设备就包括走行机、推焦机和平煤电机，这些都是要用变频调速的方法来操作。

2 焦炉机械PLC电气控制方案

2.1 传动系统

传动系统绝大部分采用变频驱动方式.变频驱动方式具有起动平稳、对设备冲击小、无级调速等优点。

走行采用变频调速（一台变频器带两台电机。其中一台电机带编码器用于闭环控制，电机采用PLC热敏电阻保护）为了使车辆能够精确定位，采用变频矢量闭环控制驱动方式，通过变频器与PLC之间总线连接（PROFIBUS），可使电机按照一定斜率元极减速直至停止，从而克服了机械惯性对定位的影响。

给煤采用变频调速（电机采用PLC热敏电阻保护）;

推焦采用变频调速（电机采用PLC热敏电阻保护，通过多圈绝对值编码器测量推焦行程）;

平煤采用变频调速（电机采用PLC热敏电阻保护，通过多圈绝对值编码器测量平煤行程）;

推焦除尘采用变频调速;拦焦除尘采用变频调速。

2.2 操作系统

操作系统采用软操作方式，应用了Wince工控软件。Wincc是一个开放的过程可视化系统。被广泛应用于各个工业领域，它把生产和过程自动化集成为一个系统，使操作与监控的设计成为可能。清晰的操作界面不仅使设备操作筒单.同时为集中生产管理提供了一个坚实的软、硬件平台。

2.3  PLC系统

PLC系统以西门子$7-400为核心。采用分布式ET200M、ET200L配置结构，ET200M、ET200L、MT$传感器之间（线性位移传感器）通过PROFIBUS DP总线进行连接，这种方式的优点是可大量减少电缆敷设的数量.提高系统的可靠性和稳定性

2.4 网络系统

为了真正实现四大车自动对位联锁控制目的，采用先进的无线网络通讯技术，将四大车所在位置及当前JE在进行何种作业等信息均通过以太网传送到地面控制室。网络系统允分利用100M以太网的快速响应速度。为焦炉炉号的自动识别、对位和焦炉四大车的对位联锁控制提供了一个坚实的硬件平台。

3 焦炉机械电气控制选型原则

做为以盈利性为目标的企业，我们所盼望的往往是价格性能比最有竞争力。在仔细推敲有关技术协议的基础上，对设计方案反复进行修改，使产品性能与实际成本尽量达到了最佳结合点，电气元件的选型严格按照最终方案及有关技术协议而进行。下面对电气驱动及PLC系统方案进行详细的说明。

3.1 驱动方案的确定

经仔细推敲设备工艺.在驱动方案配置时采用了多系统共用一台变频器的驱动方案.既所有设备走行系统尽可能的与设备上其它机构共用了一台变频器，从而有效降低了设备成本。装煤车走行机构与螺旋机构共用了一台变频器。共节省变频器台数为4台。焦机走行机构与平煤机构共用一台变频器，共节省变频器l台。拦焦机走行机构与除尘机构共用一台变频器，共节省变频器l台。

3.2  PLC系统方案的确定

因设备配置水平要求为全自动无人操作方式，这就要求电气设计尽可能的对所有元件的工作状态进行监控，致使PLC系统的I/O点数庞大，基于上述情况为节省生产成本采用了ET.200L的PLC硬件系统，它与ET一200M硬件系统相比不仪价格上具有优越性同时可大量减少电缆敷设的数量，提高了系统的可靠性和稳定性。

4 焦炉机械电气控制水平

焦炉设备技术先进、程序复杂、科技含量高，在电气控制水平和控制手段上已达到F目前代表着该专业国际最高水平的8.4米焦炉机械电气控制水平。

该套焦炉电气系统采用编码识别光电传感技术、无线通讯技术和计算机技术，实现了焦炉炉号的自动识别、对位和焦炉四大车的自动对位聯锁控制。并将四大车所在位置及当前正在进行何种作业等信息均可通过网络传送到地面控制室。整套电气设备采用了以下关键新技术：

4.1  PLC中断技术

通常PLC扫描时间为30ms左右，其响应时间不能满足系统运行的要求，采用PLC硬件I}I断实时检测车辆走行位置和炉号编码。避免了丢信号和检测误差的发生。

4.2 变频矢量控制，总线通讯

为了使车辆能够精确定位，采用变频矢量闭环控制驱动方式，通过变频器与PLC之间总线连接（PROFIItUS）。可使电机按照一定斜率无极减速直至停止，从而克服了机械惯性对定位的影响。

4.3 以太网无线通讯

为了真正实现四大车自动对位联锁控制目的，采用先进的无线网络通讯技术，将四大车所在位置及当前正在进行何种作业等信息均通过以太网传送到地面控制室。上述新技术的应用，标志着该系统控制水平，将向国际同行业先进水平迈进，它的研发及运用不仪实现四大车自动对位联锁，保证安全有效生产。

5 结语

通过完成焦炉机械电气系统的硬件设计与软件编程，掌握了焦炉设备的工艺及电气设计思路。焦炉机械电控系统集成了PLC网络结构、WinCC的画面监控技术和网络通讯技术，实现了焦炉设备自动化与过程自动化控制，焦炉生产现场设备和生产状况在线监控等功能。

参考文献：

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[2]徐刚.7.63m焦炉机械电气控制系统[J].重工与起重技术，2007，23-26.

[3]来志强，陈欣，王彦华，李海滨.7米焦炉电气控制系统及其改进[J].数字技术与应用，2014，（1）：8-8.