摘要：本文主要介绍了PLC控制系统在某钢厂高炉喷煤系统中的应用，介绍了高炉喷煤系统的工艺流程以及部分电气、仪表设备的控制内容和要求，望给相关工作者借鉴。
关键词：高炉喷煤；PLC；自动控制系统
高炉喷煤系统由于工作原理复杂、专业性较强等特点，同时对降低高炉冶炼成本有着积极的作用，因此在高炉系统中具有非常重要的地位，因而对整个高炉喷煤系统各环节灵敏性、精确性以及设备连锁的可靠性等均有很高的要求。高炉喷煤系统整体工艺较为复杂，电气、仪表设备相互间的连锁条件较为复杂，对部分过程量的控制要求较高，因此可以使用PLC系统进行控制，发挥PLC控制系统强大的逻辑、数据处理与过程控制能力。
一、喷煤工艺流程
高炉喷煤系统主要包括原煤储运系统、烟气炉系统、制粉系统和喷吹系统4个部分。
（一）原煤储运系统
原煤经皮带输送至烟煤仓、无烟煤仓，在制粉车间按照总给煤量和无烟煤、烟煤的比例设定实现配煤。
（二）烟气炉系统
烟气炉系统的作用主要是为煤粉提供干燥剂，去除原煤中的水分，使其达到磨煤机的使用要求。干燥剂为热风炉烟气废气、烟气炉烟气、或者两者的混合气。
（三）制粉系统
图1为主排风机控制框图。干燥剂由主排风机运行形成的负压吸人磨煤机，原煤通过称重给煤机均匀加入到磨煤机，经过干燥和粉碎后，合格煤粉沿煤粉管道进入布袋收粉器，收集后贮存在煤粉仓。制粉系统主要工艺控制要求：通过变频器实现对主排风机风量进行调节；实现磨煤机磨辊的抬升、降落、加压三个过程中的控制；磨煤机磨辊温度的连锁控制；减速机轴瓦温度的连锁控制；磨煤机入口干燥剂温度的控制[1]；磨煤机入口、布袋出口和煤粉仓的CO和O2监测。
（四）喷吹系统
喷吹系统的作用是将喷吹罐内的煤粉向高炉输送，输送介质为压缩空气，压力为1.0MPa左右。喷吹系统工艺控制要求主要是根据高炉需要的煤粉量进行喷吹。主要控制的过程量有喷吹罐压力、喷吹介质流量；在加煤过程中，高压、低压泄压阀、加煤阀和补压阀等气动切断阀的连锁控制；在倒罐过程中，喷吹阀、下煤阀、補气阀等气动切断阀的连锁控制；流化气阀的点动控制。
二、控制系统方案及软硬件配置
（一）硬件配置
自控系统分为两级：上位监控级和下位控制级。系统通过西门子交换机，分别实现现场工作状态的控制和监控。PLC系统使用西门子S400系列。控制系统电源采用PS407 10A，CPU采用416-2DP，通讯处理器模块采用CP443-1，使用I/O模块完成数据采集及设备控制。
操作员站选用工控机2套，操作站和CPU之间通过工业以太网进行连接，组成以TCP/IP协议为通讯基础的工业控制以太网，满足过程监视、控制及管理自动化的要求。
（二）高炉喷吹PLC软件设计
系统的编程软件采用西门子STEP7 V5.4编程软件，监控画面采用winccV6.2监控软件。按照原煤储运、烟气炉、制粉、喷吹分别建立的对应的子程序，按照单体设备类型、数量来建立。原煤储运子程序主要包括皮带机的运行控制；烟气炉系统子程序主要包括助燃风机的启停控制，空、煤气调节阀的调节控制，煤气切断阀的开关控制；制粉设备较多，根据需要可以建立多个子程序，主要包括磨煤机、引风机、排风风机的启停控制，给煤机变频控制，以及温度的连锁控制，此外，还包括电动蝶阀（灭火阀）、冷风阀、热风阀的开关控制；喷吹系统主要包括加煤、倒灌过程的气动切断阀和喷吹过程中补压、喷吹调节阀的控制。
喷吹率的稳定是影响高炉炉况的一个重要因素，因此要求喷煤在某一个时间段内喷吹率尽量稳定。此处，主要需要做好4方面工作：
（1）实现自动加煤。在不使用该喷吹罐时，根据罐重的料空信号和料满信号对高压、低压泄压阀、加煤阀和补压阀等气动切断阀连锁自动控制。
（2）实现自动倒罐，以确保煤粉的连续性。根据正在喷吹罐的料空信号和待喷吹罐的料满信号，实施自动倒罐控制。
（3）罐压的控制。在喷吹过程，必须对喷吹罐进行补压，以保持罐压的稳定，稳定的罐压是喷吹率稳定的基础条件，一般采用常规PID控制算法来控制罐压。罐压值的设定必须满足使分配器前压力高于热风压力20～30kPa。
（4）喷吹率的计算。目前煤粉流量的检测设备比较昂贵，在此项目中，我们采取的方案是通过检测喷吹罐的重量变化来计算出煤粉的流量情况。每秒钟采集喷吹罐的重量，前后喷吹罐重量相减，通过单位换算，即可计算出喷出量。
参考文献：
[1]委荣.基于DCS及PLC技术的高炉喷煤自动控制系统研究[J].科技资讯，2011，（25）：120-121.
（作者单位：中冶华天南京工程技术有限公司）
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