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MCGS組態(tài)軟件在鋼鐵廠鐵水處理系統(tǒng)中的應用

一、工藝描述　　在煉鋼工藝中，從高爐來的混鐵車鐵水在倒罐站進入鐵水罐，由300t吊車將鐵水罐送至1#、2#鐵水脫硫站的處于座罐位的鐵水罐傾翻車上。此前，相關脫硫站已經做好了所有準備工作，如：公用設施風、水、電、燃氣的供給并達到要求的參數；噴吹罐已經準備好足夠的符合要求的鈍化鎂粒；各種機電液設備都可靠好用；全部電控系統(tǒng)包括自動控制和計算機操作、專家系統(tǒng)及檢測儀表系統(tǒng)都正�？煽�，煙氣除塵系統(tǒng)已經啟動，等等。　　　　鐵水罐車開至噴吹工位，到位信號將傳至噴鎂操作室的自動操作系統(tǒng)，系統(tǒng)允許開始自動運行。測溫取樣裝置可根據工藝需要在鐵水中進行測溫或取樣，溫度將快速顯示在現場的大屏幕數碼表上，同時信號傳至操作室的計算機操作系統(tǒng)被紀錄和顯示。樣塊被送至化驗室作成分的快速分析，并將結果——鐵水成分立即反饋到操作室，操作人員在計算機上輸入該罐鐵水罐號，鐵水重量、鐵水溫度、鐵水初始硫、目標硫參數，或具備和二級站連網功能。專家系統(tǒng)將自動確定該次噴吹的鎂粒噴吹量和噴吹時間，在專家系統(tǒng)完成計算并確定噴吹參數之后即可啟動自動噴吹按鈕，開始按照程序進行噴吹，到達設定值后會自動停止噴鎂。在噴吹過程中可以通過彩色大屏幕監(jiān)視器監(jiān)視鐵水罐中鐵水反應情況，系統(tǒng)具有根據需要在噴　　吹中調整噴鎂速度的功能。　　　　噴吹是當噴槍在上極限高位時開始噴吹氮氣，隨后下槍至鐵水中預定深度停槍并開始噴鎂，噴鎂結束后停止噴鎂但是不停止噴吹氮氣，繼續(xù)吹氮氣幾十秒鐘攪拌鐵水然后提槍至上極限。噴槍的升降由電力驅動和大節(jié)距雙排鏈傳動系統(tǒng)完成，升降力達10000kgf。噴槍的換槍機構采用固定式雙槍分別驅動升降形式，雙槍用一備一。換槍噴吹用鐵水罐車移動的方式實現。　　　　噴槍和測溫取樣槍采用了四項實用先進技術：①編碼器槍位檢測；②事故（如停電）提槍技術；③熱敏法測鐵水液面高度；④噴槍張力檢測技術（當罐底結渣時觸包停槍，再提槍到噴吹位），確保噴槍和鐵水、鐵水罐的安全。　　　　噴吹過程中，設置在平臺槍孔旁的電液推桿驅動的噴槍夾持裝置將夾持住噴槍桿，防止噴槍過大的上下抖動對噴槍升降裝置產生不利影響。在噴槍噴吹前后，夾鉗裝置處于打開的狀態(tài)。　　　　噴鎂結束后使用測溫槍或取樣槍測溫或取樣，測溫取樣裝置為電力驅動，為避免工人在裝、卸測頭時受高溫烘烤，將兩支槍設計成由電液推桿推成傾斜狀態(tài)時更換測頭，垂直時工作。　　　　隨后調整鐵水罐車至扒渣工位，液壓驅動的鐵水罐傾翻車使鐵水罐傾翻，使用氣動扒渣機扒渣落入渣罐內，渣罐在渣罐車上，渣罐車在道軌上可以沿其開出。扒渣操作室在噴粉平臺上，扒渣過程在脫硫操作室的彩色大屏幕監(jiān)視器上可以觀察，扒渣結束鐵水處理完畢，有信號給鐵水罐車，該車可以行車至換罐位，用300t吊車吊鐵水罐至轉爐，同時從倒罐站吊鐵水罐至換罐位坐罐，準備下一次噴吹處理。　　　　整個鐵水處理過程檢測儀表將對溫度、重量、流體壓力、流量、噴鎂流量等參數進行動態(tài)測量并紀錄，控制系統(tǒng)還可以對其中的某些變量隨機調整，如噴吹氮氣的壓力和流量，噴鎂流量等。還設置有氣壓低等若干報警功能和連鎖安全保護功能。　　　　本套脫硫站設脫硫操作室和扒渣操作室。整個鐵水處理過程控制可以在操作室進行也可以在機旁操作（主要是用于調試時和維修時）。操作采用自動或者手動方式進行，并可以切換。在計算機上用翻屏的方式可以看到處理的全過程如噴吹、測溫取樣、扒渣等動態(tài)模擬及其所有參數。還有打印工作報表的功能，按照設計的報表在鐵水處理完畢后自動打印工作報表。　　　　二、系統(tǒng)方案　　鐵水脫硫站采用IPC（MCGS）+PLC控制系統(tǒng)，整個過程以昆侖通態(tài)HMI集中顯示、操作和控制為主，并配有必須的機旁操作箱，設有自動操作方式、手動操作方式、遠程操作操作方式三種方式。　　　　自動操作方式：由控制系統(tǒng)自動完成必要的操作過程。　　　　手動操作方式：操作工可在HMI上進行軟手動和在機旁手動操作臺向上進行硬手動，在手動操作方式下，控制系統(tǒng)的延時關系被解除，但聯鎖關系仍然存在。　　　　遠程操作操作方式：在控制室設有“遠程操作”開關，當檢修開關閉合時，操作工可在就地操作箱上進行操作，以便對各設備實施就地檢修控制，在系統(tǒng)遠程操作方式下，控制系統(tǒng)的延時和聯鎖關系均被解除。鐵水預處理站電控系統(tǒng)，由計算機、MCGS+S7—300PLC+STEP7—5.0組成的專家系統(tǒng)構成，即一級控制系統(tǒng)。具有實時監(jiān)控脫硫系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、鋼包車、渣車系統(tǒng)等。主要功能有：　�、� 自動上料功能：精確的稱重裝置，由大屏幕實時顯示噴粉罐中的料量，并傳至PLC進行分析，當料量減少到低于設定值，系統(tǒng)將自動啟動上料程序，確保噴粉罐中始終有噴吹所需的物量。　�、� 自動計算功能：操作員通過HMI畫面，用鍵盤輸入或網絡接收爐號、鐵水初始硫含量、鐵水目標硫含量、鐵水的重量和溫度，PLC自動計算出噴粉總量、噴粉時間和噴粉速度，隨后即可啟動自動運行。MCGS—V5.1+STEP7—V5.0組成的專家系統(tǒng)，將穩(wěn)定工作，控制各個機構運行，以達到操作員所設定的目標硫含量。　�、� 主吹PID功能：由流量計測量主吹氮氣流量，并傳至PLC計算，和HMI所設定的主吹氮氣流量做PID運算，控制電子薄膜調節(jié)閥的開度，達到主吹氮氣流量的穩(wěn)定，防止噴粉過程中鐵水飛濺。　�、� 畫面同步功能：HMI畫面同步顯示的噴槍位置、夾鉗位置，測溫取樣槍與噴粉槍位置由旋轉編碼器傳輸數據，保持畫面與控件實時同步，方便操作人員監(jiān)視。　�、� 給料電機速度控制：在人工操作狀態(tài)下，操作員通過HMI鍵入所需的噴粉速度，PLC計算后，傳至變頻調速器，控制給料電機，使之以均勻速度供給噴粉料量，并由轉速表顯示給料電機速度，方便操作員精確的控制給料量。　　⑥ 自動運行功能：在PLC確認噴粉罐中，料量不低于設定值、氮氣壓力不低于下限值、鋼包車到位等，操作員可啟動自動系統(tǒng)。　　1、打開夾鉗裝置。　　2、噴槍驅動裝置將噴槍下降，啟動除塵閥門。　　3、噴槍降到噴粉位，夾鉗裝置將噴槍夾緊，設備開始往鐵水中噴粉。　　4、噴粉時間到達，PLC控制系統(tǒng)停止噴粉，噴槍上升。　　5、噴槍到達待噴位，除塵閥門關閉。　　6、設備進入待機狀態(tài)，計算機將記錄所需數據，并可隨時打印。　�、� 本地操作功能：操作員通過計算機（HMI），用鼠標手動控制脫硫系統(tǒng)運行。（如打開、關閉閥門、噴槍升降等）　�、�、遠程操作功能：操作員通過遠端控制箱上的按鈕，手動控制脫硫系統(tǒng)運行。　　系統(tǒng)監(jiān)測功能描述　　監(jiān)測系統(tǒng)由MCGS（HMI）軟件組態(tài)，用于監(jiān)控鐵水預處理站的系統(tǒng)運行過程（脫硫系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、鋼包車、渣車系統(tǒng)等）。裝有MCGS通用版系統(tǒng)軟件，19寸的HMI畫面，可實時監(jiān)控所有電控氣動閥門的開關、噴槍位置、夾鉗位置、鋼包車位置及各種變量的變化，并可生成變量的實時曲線、棒圖、存盤數據瀏覽。系統(tǒng)有幾個畫面組成：系統(tǒng)總覽畫面、主操作畫面、噴吹系統(tǒng)畫面、噴槍系統(tǒng)畫面、測溫系統(tǒng)畫面、系統(tǒng)報警畫面、存盤數據報表等，使操作員方便的監(jiān)控脫硫系統(tǒng)的運行。操作員可通過鍵盤和鼠標進行數據輸入，操作系統(tǒng)運行，隨時訪問不同的畫面，觀察部件的運行情況。每個畫面都有報警指示器，以交互方式通知操作員，并通過它直接訪問系統(tǒng)報警畫面，以使設備正常、穩(wěn)定工作。　　　　三、結論　　本系統(tǒng)已經成功應用在南京鋼鐵集團煉鋼廠、寧波建龍鋼廠等多個大型鋼廠鐵水處理系統(tǒng)上，運行穩(wěn)定可靠，功能強大，為客戶取得了明顯的經濟效益和社會效益，大大提高了用戶的生產自動化水平，為用戶提高自身的市場競爭能力提供了強力保障。

狀　態(tài)：離線

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