摘要：針對(duì)煉鋼二文喉口控制系統(tǒng)的改造及優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了論述。
河北鋼鐵集團(tuán)中厚板煉鋼轉(zhuǎn)爐二文喉口的控制系統(tǒng)采用上位機(jī)畫面操作，通過(guò)控制下位機(jī) PLC，從而控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的模式，主要工作原理是利用上位機(jī)畫面操作控制現(xiàn)場(chǎng)重陀的上升、下降來(lái)改變喉口開度，控制氣流的速度，從而更有利于灰塵的沉降，發(fā)揮更好的凈化效果，同時(shí)可以使煤氣流穩(wěn)定輸出，防止爆炸性大氣流。
1 二文喉口控制系統(tǒng)改造前的控
制過(guò)程和存在的問題
1.1 原系統(tǒng)控制過(guò)程
原控制系統(tǒng)所用的設(shè)備包括：西門子 400PLC、鐳目控制驅(qū)動(dòng)器、變頻器、變頻電機(jī)。控制原理是：西門子 400PLC 通過(guò) Profbus-DP線與鐳目控制驅(qū)動(dòng)器連接，通過(guò)編程控制鐳目控制驅(qū)動(dòng)器，鐳目驅(qū)動(dòng)器控制變頻器，從而控制電機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)重陀的上升、下降。西門子 400PLC:運(yùn)行速度高、內(nèi)存與存儲(chǔ)容量大、I/O 擴(kuò)展功能強(qiáng)、有*強(qiáng)的通信能力，而且體積小、配置靈活。
鐳目驅(qū)動(dòng)器:為一高度集成化模塊，功能強(qiáng)大、技術(shù)先進(jìn)。變頻器：型號(hào)為 ABB-ACS550 主要用于控制和調(diào)節(jié)三相交流異步電機(jī)的速度，其具有性能穩(wěn)定、組合功能豐富、低速高轉(zhuǎn)矩輸出、良好的動(dòng)態(tài)特性及超強(qiáng)的過(guò)載能力。
變頻電機(jī)：使用 YEJ100L-6，YEJ 系列制動(dòng)電動(dòng)機(jī)是全封閉自扇冷式鼠籠型具有附加圓盤型直流制動(dòng)器的三相異步電動(dòng)機(jī)，它具有制動(dòng)迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。適用于一切要求快速停止、準(zhǔn)確定位、往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)的各種機(jī)械。
1.2 控制系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)
鐳目控制驅(qū)動(dòng)器在二文喉口控制系統(tǒng)使用中存在一定的缺點(diǎn)：由于二文喉口控制現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，夏天溫度高、粉塵大，而驅(qū)動(dòng)器屬于高精密設(shè)備，對(duì)環(huán)境要求高，所以造成驅(qū)動(dòng)器經(jīng)常性故障，如重陀的實(shí)際位置與反饋位置誤差很大、驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部元器件的損壞、系統(tǒng)抗干擾能力弱等。鐳目驅(qū)動(dòng)器設(shè)備復(fù)雜且不易維護(hù)，程序控制繁瑣，尤其是更換價(jià)格昂貴、維修周期長(zhǎng)，對(duì)二文喉口控制及煤氣回收影響大。
由此可見二文喉口原控制系統(tǒng)的鐳目控制驅(qū)動(dòng)器是造成故障頻發(fā)、維修周期長(zhǎng)、維修成本高的主要原因。
2 對(duì)二文喉口控制系統(tǒng)部分的改造
鑒于以上存在的問題，因鐳目控制驅(qū)動(dòng)器維修及更換價(jià)格高、維護(hù)周期長(zhǎng)，為節(jié)約成本，縮短維護(hù)周期，對(duì)二文喉口控制系統(tǒng)采用其他方案進(jìn)行控制。因?yàn)槎暮砜诳刂葡到y(tǒng)是對(duì)重陀的上升、下降進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)控制二文喉口的開度，控制煙氣流量、喉口壓差，從而使除塵效果更為有效?？芍暮砜诳刂坪?jiǎn)單。現(xiàn)制定方案如下：將原系統(tǒng)的鐳目控制驅(qū)動(dòng)器部分去除，直接利用 PLC 控制變頻器，其他控制系統(tǒng)不變，增加一套重陀位置檢測(cè)反饋系統(tǒng)。通過(guò)從新編程控制變頻電機(jī)調(diào)整二文喉口重陀位置。
重陀位置檢測(cè)反饋系統(tǒng)：采用改裝后的水罐液位計(jì)。磁浮子液位計(jì)型號(hào)：9SHL-41500/SC，其原理是：當(dāng)被測(cè)容器中的液位升降時(shí)，液位計(jì)本體管中的磁性浮子也隨之升降，浮子內(nèi)的永久磁鐵通過(guò)磁耦合傳遞到磁翻柱指示器，驅(qū)動(dòng)紅、白翻柱翻轉(zhuǎn) 180°，當(dāng)液位上升時(shí)翻柱由白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，當(dāng)液位下降時(shí)翻柱由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨?，指示器的紅白交界處為容器內(nèi)部液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位清晰的指示。
為滿足對(duì)二文喉口系統(tǒng)控制要求，經(jīng)過(guò)技術(shù)分析和深入研究，現(xiàn)將水罐液位計(jì)的內(nèi)部浮子舍棄，加裝一外部永久磁鐵，用外部永久磁鐵代替浮子內(nèi)的永久磁鐵，外部永久磁鐵固定在重陀尾端，并使外部永久磁鐵緊靠水罐液位計(jì)，當(dāng)外部永久磁鐵隨著重陀上下變化時(shí)，在磁耦合的作用下磁性色塊（磁翻板）隨之翻轉(zhuǎn)；并使磁性液位開關(guān)在對(duì)應(yīng)液位點(diǎn)動(dòng)作；同時(shí)液位傳感器在外部磁鐵的作用下，輸出標(biāo)準(zhǔn)的變化電阻信號(hào)，再經(jīng)過(guò)變送器把電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成4~20mA 電流信號(hào)，輸出到 400PLC，從而精準(zhǔn)的控制重陀位置。

從圖 1 中可以看到改造后的系統(tǒng)采用帶負(fù)反饋的閉環(huán)控制原理，通過(guò)反饋系統(tǒng)使系統(tǒng)的精確度提高,響應(yīng)時(shí)間縮短。當(dāng)受控客體受干擾的影響，其實(shí)際狀態(tài)與期望狀態(tài)出現(xiàn)偏差時(shí)，控制主體將根據(jù)這種偏差發(fā)出新的指令，以糾正偏差，抵消干擾的作用。
3 二文喉口自動(dòng)控制過(guò)程
在上位機(jī)畫面基礎(chǔ)下，添加集中、機(jī)旁控制，控制方式包括手動(dòng)、自動(dòng)。
3.1 手動(dòng)控制：在上位機(jī)畫面上點(diǎn)擊上升或下降按鈕控制重陀上升或下降，從而調(diào)節(jié)二文喉口的開度，為防止誤操作損壞設(shè)備，在現(xiàn)場(chǎng)裝備有上、下限位。
3.2 自動(dòng)控制：畫面選擇自動(dòng)控制時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)采用 PI 調(diào)節(jié)，在畫面上輸入重陀預(yù)期位置后，重陀自動(dòng)調(diào)節(jié)，*先 PLC 計(jì)算通過(guò)水罐液位計(jì)反饋的變量與設(shè)定值的偏差，進(jìn)而發(fā)出相應(yīng)指令，當(dāng)偏差大于二文喉口系統(tǒng)的允許誤差時(shí)，PLC 發(fā)出指令給變頻器，變頻器控制變頻電機(jī)向設(shè)定值方向調(diào)整重陀位置；當(dāng)重陀實(shí)際位置與設(shè)定位置的偏差小于允許的誤差時(shí)，PLC 發(fā)出停止指令給變頻器，重陀調(diào)節(jié)自動(dòng)停止。在二文喉口閉環(huán)控制系統(tǒng)里，即使有外界的干擾，也能通過(guò)閉環(huán)控制的調(diào)節(jié)保持原來(lái)的狀態(tài)。實(shí)施閉環(huán)控制的抗干擾能力來(lái)自于負(fù)反饋?zhàn)饔谩Ｒ驗(yàn)樵诮M織形式上增設(shè)了一個(gè)反饋機(jī)構(gòu)，能把造成偏離目標(biāo)的原因以及一貫干擾的因素及時(shí)地反饋給控制器，**修正目標(biāo)。
在閉環(huán)負(fù)反饋控制中，由于控制主體能根據(jù)反饋信息發(fā)現(xiàn)和糾正受控客體運(yùn)行的偏差，所以有較強(qiáng)的抗干擾能力，能進(jìn)行有效的控制，從而保證預(yù)定目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
結(jié)束語(yǔ)
二文喉口系統(tǒng)改造后，運(yùn)行穩(wěn)定可靠、控制精度高、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)時(shí)間快，故障率大大的降低，維護(hù)簡(jiǎn)單方便。利用簡(jiǎn)單設(shè)備代替高集中、高智能、高價(jià)格設(shè)備控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，在控制可靠穩(wěn)定的同時(shí)，大大節(jié)約的維護(hù)時(shí)間和價(jià)格成本。