基于PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)的焦爐自動(dòng)配煤系統解決方案

　　在焦化廠(chǎng)配煤煉焦生產(chǎn)工藝過(guò)程中，需要將各種不同的精煤如：肥煤、氣煤、瘦煤、焦煤、貧煤等以適當比例配合成混合煤稱(chēng)之為自動(dòng)配煤，它是整個(gè)焦化生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節，對生產(chǎn)高質(zhì)量的焦炭、合理利用煤炭資源及生產(chǎn)成本控制具有重大意義。它可確保鋼廠(chǎng)生產(chǎn)所需優(yōu)質(zhì)鐵水對焦炭低硫高強度的要求，實(shí)現大型、高效、環(huán)保、節能的清潔生產(chǎn)目標。為使焦爐煤料的配比更加準確及系統可靠，實(shí)現自動(dòng)配煤裝置智能化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化，向企業(yè)級實(shí)時(shí)數據庫和管理數據庫提供準確的數據來(lái)源，為此在反復比較了多套當今市場(chǎng)流行的自動(dòng)化方案基礎上，最后選擇西門(mén)子SIMATIC自動(dòng)化產(chǎn)品的解決方案。

二、系統工藝要求

　　1. 工藝概述

　　每個(gè)儲煤槽中的單種煤通過(guò)圓盤(pán)給料機均勻地落到定量給料機皮帶上，稱(chēng)量和速度信號分別進(jìn)入到控制系統，經(jīng)過(guò)乘積運算處理計算出實(shí)際給料量，將實(shí)際給料量與設定的給料量不斷進(jìn)行比較輸出兩路PID控制信號，分別對圓盤(pán)給料機和定量給料皮帶機進(jìn)行雙變頻調速控制，使之精確地以恒定的期望給料速率出料，保持每臺CFW給料流量的恒定，以確保所設定總配比的要求。自動(dòng)配煤裝置實(shí)現24套圓盤(pán)給料機、定量給料機的順序起停、報警以及模擬量的輸入、輸出，實(shí)現系統全自動(dòng)、半自動(dòng)及手動(dòng)的控制，完成不同原煤料混勻給料、煤比計算及配煤流量控制并實(shí)現配料系統與帶式輸送機的起停連鎖。圓盤(pán)及定量給料皮帶機原理如圖1所示：

　　2.計量控制原理

　　CFW定量給料機主要分為四大單元：稱(chēng)重單元、皮帶測速單元、積算控制單元、驅動(dòng)單元,其中稱(chēng)重單元，皮帶測速單元，驅動(dòng)單元作為給料機的部件安裝在機械本體上。

　　稱(chēng)重單元主要由計量托輥和兩個(gè)應變式荷重傳感器組成。稱(chēng)重傳感器安裝在高精度的平臺上，其測量出輸送帶上物料的單位長(cháng)度重量；皮帶測速單元采用高精度脈沖編碼器安裝在從動(dòng)滾筒軸端，通過(guò)滾筒轉動(dòng)產(chǎn)生脈沖信號，以上重量信號（毫伏級）及脈沖信號分別傳送至積算控制系統。

　　3.工藝設備主要參數

　　物料粒度：0～80mm
　　物料散密度：800kg/m3
　　物料水分：10～12%
　　給料方式：圓盤(pán)給料
　　皮帶驅動(dòng)電機：3.7KW 3φAC380V
　　圓盤(pán)驅動(dòng)電機：15KW 3φAC380V
　　給料機輸送帶寬度：800mm
　　輸送機能力范圍： 10～100t/h
　　輸送機速度：0.1m/s～1m/s
　　配料秤系統精度：優(yōu)于0.5%

三、控制系統構成

　　1.系統總貌

　　整個(gè)自動(dòng)配煤裝置為生產(chǎn)現場(chǎng)無(wú)人化管理，所有的操作和監視均在中央控制室中進(jìn)行，系統采用分布式計算機監控管理方式，主要由兩套西門(mén)子S7-300PLC、兩套WINCC V6.0監控軟件及工控機、48套SIMOVERT MASTERDRIVES 6SE70工程型變頻器、24臺CFC-200回路調節控制器、3套OSM等控制單元構成一個(gè)基于100M光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的SCADA系統。其中各關(guān)鍵裝置如：PLC、變頻器、調節控制器、分布式I/O之間數據傳輸采用Profibus-DP協(xié)議通訊方式，以確保高實(shí)時(shí)性和高動(dòng)態(tài)響應要求，Profibus是全球范圍內目前唯一能夠以標準方式應用于所有領(lǐng)域并貫穿整個(gè)過(guò)程鏈的現場(chǎng)總線(xiàn)。這種系統架構充分利用發(fā)揮了西門(mén)子SIMATIC自動(dòng)化產(chǎn)品的資源，具有高可靠性，強抗干擾能力和靈活的可擴充性，可獨立完成對設備的數據采集，精度控制，監控連鎖。上位機WINCC V6.0組態(tài)軟件作為HMI，通過(guò)操作畫(huà)面對實(shí)時(shí)數據進(jìn)行監控，報警，實(shí)現生產(chǎn)工藝過(guò)程參數的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、歷史趨勢顯示、報警記錄、配方管理、產(chǎn)量統計、各類(lèi)數據歸檔和安全連鎖保護，同時(shí)通過(guò)VBA編程實(shí)現Excel報表輸出、打印及預覽等功能。系統需要監測重量、速度、位置、缺料、堵料、皮帶打滑、電機啟停、電流、轉距和轉速等一千多個(gè)模擬量I/O和數字量I/O控制點(diǎn),具有48個(gè)PID閉環(huán)控制回路和2套遠程監控系統操作站。整套系統通過(guò)光纖交換機進(jìn)入Ethernet與焦業(yè)公司的其它焦化工藝段及廠(chǎng)級管理網(wǎng)進(jìn)行銜接，達到管控一體化水平。自動(dòng)配煤裝置系統結構如圖2所示：