• 關(guān)鍵詞： 鐘罩爐自動化控制系統(tǒng) 鐘罩爐 自動化 控制系統(tǒng)
• 摘要：鐘罩爐爐體設(shè)計有加熱控制，升降機(jī)控制，以及氣氛系統(tǒng)控制等3大系統(tǒng)控制裝置。本文將對鐘罩爐自動化控制系統(tǒng)設(shè)計方案做一些介紹。

一、鐘罩爐控制系統(tǒng)技術(shù)要求說明

鐘罩爐爐體設(shè)計有加熱控制，升降機(jī)控制，以及氣氛系統(tǒng)控制等3大系統(tǒng)控制裝置。

1、加熱控制裝置  

加熱控制裝置設(shè)計可根據(jù)實際情況，進(jìn)行單區(qū)或多區(qū)的溫度控制，每個控溫單元可分別進(jìn)行可控硅溫度控制。

2、升降機(jī)構(gòu)裝置

升降機(jī)構(gòu)控制要求：

能夠?qū)嵤肿詣涌刂粕禉C(jī)的平穩(wěn)上升、下降。

在升降機(jī)出現(xiàn)異常時，可手動操作緊急制動，可實升降機(jī)的手自動調(diào)節(jié)運行速度。

升降機(jī)故障監(jiān)測報警功能中，如現(xiàn)場硬件設(shè)備無法滿足自動控制需求，則不在驗收范圍之內(nèi)。

3、氣路系統(tǒng)控制裝置

控制要求：

根據(jù)爐膛的溫度或壓力自動調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)的風(fēng)量。

具備手自動調(diào)節(jié)功能。

如現(xiàn)場硬件設(shè)備無法滿足自動控制需求，則不在驗收范圍之內(nèi)。

4、集散控制系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)可顯示整個鐘罩爐的運行狀況，數(shù)據(jù)，及對鐘罩爐的控制系統(tǒng)進(jìn)行操作。

技術(shù)要求：

可選擇工藝設(shè)定曲線和控溫調(diào)節(jié)記錄曲線，通過上位機(jī)對鐘罩爐的管理。

記錄鐘罩爐的報警故障點便于查詢。

顯示鐘罩爐的用電量數(shù)據(jù)并自動存檔。

二、項目控制方案說明

1、項目方案說明

按系統(tǒng)實際設(shè)計要求，鐘罩爐的溫度加熱區(qū)采用一體化可控硅控溫單元進(jìn)行溫度控制。采用我公司的KY系列一體化智能可控硅移相觸發(fā)模塊組合，帶RS485通訊功能，作為基本功率調(diào)節(jié)單元，分別對每控溫區(qū)進(jìn)行溫度控制，可滿足0-1300℃溫度范圍內(nèi)0.5％的控溫精度。對于現(xiàn)場增加MCGS觸摸屏的現(xiàn)場監(jiān)控。還包括循環(huán)風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)節(jié)，升降機(jī)的變頻控制，以及PLC控制的報警指示燈等。

為了維護(hù)和檢修方便，每區(qū)控制電路獨立控制，主電路分別由空開、快速熔斷器、可控硅模塊（帶散熱器），冷卻風(fēng)扇及相關(guān)監(jiān)測和保護(hù)電路組成，監(jiān)測及控制電路包括熱電偶、智能PID溫度控制模塊、可控硅觸發(fā)模塊、電流互感器、電流變送器、電壓變送器、智能多回路數(shù)據(jù)采集器等組成。其他輔助電路包括指示燈、按鈕、開關(guān)、報警器等。與具備同等功能的電爐控制柜相比，具有最簡單的線路及模塊化的結(jié)構(gòu)，從維護(hù)到擴(kuò)充功能都十分方便。

為方便操作和管理，整個控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場觸摸屏加辦公室電腦監(jiān)控，所有功能模塊均帶有RS485通訊接口，能方便地與計算機(jī)聯(lián)機(jī)工作。所有現(xiàn)場參數(shù)包括實時溫度，設(shè)定溫度、工作電流、工作電壓、系統(tǒng)運行狀態(tài)等均在電腦上直觀地顯示出來。同時各種工藝參數(shù)修改如溫度設(shè)定，報警參數(shù)設(shè)定、相序設(shè)定、PID參數(shù)設(shè)定等可通過現(xiàn)場觸摸屏修改，亦可通過電腦直接操作修改。

考慮到簡單、方便、適用的原則，計算機(jī)組態(tài)采用MCGS上位機(jī)組態(tài)軟件，并增加一個現(xiàn)場MCGS觸摸屏監(jiān)控，通過PC機(jī)，觸摸屏，下位機(jī)三者環(huán)形控制，讓使用更加方便，操作更加靈活安全，數(shù)據(jù)保存更加全面。

圖1系統(tǒng)流程圖

2、鐘罩爐溫控技術(shù)方案

2.1鐘罩爐集散控制系統(tǒng)：

（采用PC上位機(jī)組態(tài)軟件+觸摸屏軟件實現(xiàn)遠(yuǎn)程序及現(xiàn)場人機(jī)界面監(jiān)控）；溫度控制系統(tǒng)：（采用輝達(dá)KY系列一體化可控硅調(diào)壓溫度控制器）；過程控制：（采用西門子PLC系統(tǒng)及國際知名品牌變頻器進(jìn)行升降速度、風(fēng)量等過程控制調(diào)節(jié)），信號監(jiān)測部分：（采用輝達(dá)HD-M-A4000系統(tǒng)模塊）。

2.2方案介紹

●本控制系統(tǒng)可由一臺或多臺控制柜（一面電源柜、一面溫控柜、一面PLC控制柜）及一臺工控機(jī)系統(tǒng)組成。

●柜體制外殼采用冷扎板精密沖壓成型、外表噴塑處理，具有美觀、輕巧的優(yōu)點。

●本系統(tǒng)具有溫度超差、氣氛超差提示；溫度超高、加熱過流保護(hù)；升降聯(lián)鎖保護(hù)等。

●調(diào)壓器采用輝達(dá)KY系列一體化可控硅溫控調(diào)壓器，其可控硅移相觸發(fā)方式，控制平穩(wěn)，電流波動小。

2.3產(chǎn)品介紹

2.4技術(shù)亮點介紹

●電流、電壓、電量監(jiān)測技術(shù)，電能不同班次監(jiān)測及費用統(tǒng)計報表。

●負(fù)載監(jiān)測技術(shù)，碳棒老化程度及電量損耗統(tǒng)計。

●自動同步升溫程序控制技術(shù)，全過程記錄，自動高效完成。

●負(fù)載恒流、恒壓、恒功控制技術(shù)，根據(jù)不同負(fù)載特性，有效的保護(hù)斷電引起損壞負(fù)載問題。

2.5節(jié)能技術(shù)說明

輝達(dá)工控KY系列一體化調(diào)壓器具備全面、完善的溫度控制曲線、氣氛曲線和爐壓曲線，極大的降低了工人的勞動強(qiáng)度，同時減少了不必要的加熱時間，為用戶結(jié)省了大量電力支出及人工成本支出。

KY系列一體化調(diào)壓器自帶電流、電壓、電量監(jiān)測功能，極大的方便了用戶的日常電量統(tǒng)計管理及合理安排生產(chǎn)，做好節(jié)能安排工作。

KY系列一體化調(diào)壓器針對窯爐負(fù)載易老化現(xiàn)象，開發(fā)出針對負(fù)載老化報警指示功能；其與上位機(jī)配合使用，當(dāng)用戶設(shè)定好初始負(fù)載阻值及偏差報警阻值后，一但使用過程中負(fù)載阻值超過偏差報警值后，KY調(diào)壓器將向上位機(jī)發(fā)送報警信號，再由上位機(jī)報警記錄及報警指示提示用戶須更換新負(fù)載了。合理的使用負(fù)載即能減少必要的負(fù)載更換浪費也能保持窯爐的良好工作狀態(tài)，給用戶帶來好的使用休念與好的經(jīng)濟(jì)效益。

3、鐘罩爐自動控制方案

3.1爐體氣氛控制

空氣控制器、流量調(diào)節(jié)閥、計算機(jī)等組成氣氛閉環(huán)控制系統(tǒng)。空氣經(jīng)調(diào)節(jié)并通過送氣管后進(jìn)入爐膛，即完成閉環(huán)控制過程，使?fàn)t膛內(nèi)氣氛與要求的工藝氣氛曲線保持一致。

3.2氣氛閥門自動調(diào)節(jié)控制

通過溫度控制器和流量調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)后的氣體送入爐膛，來保證爐膛內(nèi)的窯壓，并通過內(nèi)部循環(huán)系統(tǒng)攪拌爐內(nèi)氣體，使得爐內(nèi)溫度場、氣氛場更加均勻。

3.3升降機(jī)控制

鐘罩爐由一個升降機(jī)構(gòu)托住爐膛底板，制品放在升降機(jī)爐膛板上，通過升降機(jī)上升到爐膛進(jìn)行工藝曲線的加熱。為了保證在升降過程中的平衡各可靠，在發(fā)生傳動及電機(jī)故障時，能自動地進(jìn)行處理和報警。使排除故障時間及生產(chǎn)設(shè)備損失降到最低。交流變頻器的應(yīng)用，使得升降機(jī)傳動系統(tǒng)的調(diào)速和控制非常方便，同時變頻調(diào)速具有良好的無級調(diào)速性，驅(qū)動功率損耗小，并能方便的進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制。

3.4故障監(jiān)測報警控制

通過安裝爐體被動端一側(cè)的傳感器對升降運動狀態(tài)監(jiān)測，保證在傳動過程中對于升降機(jī)故障的自動處理和報警。

電源異常監(jiān)測，電機(jī)異常監(jiān)測，超溫報警，氣氛超差等，制品垂直度。

以上故障檢測都需要相應(yīng)爐體設(shè)計有相關(guān)檢測點或機(jī)構(gòu)，配合相應(yīng)傳感器完成自動檢測功能。

三、集中控制監(jiān)控系統(tǒng)

控制系統(tǒng)計算機(jī)站由工業(yè)計算機(jī)加上大屏液晶顯示器，基于Windows系統(tǒng)下，配以國內(nèi)先進(jìn)的組態(tài)軟件環(huán)境下開發(fā)的窯爐運行軟件，完成數(shù)據(jù)監(jiān)控、處理、參數(shù)設(shè)定、趨勢顯示、報警顯示、報表等操作。

系統(tǒng)的控制軟件系為窯爐“量身定做”的專業(yè)測控軟件，充分考慮了窯爐運行各道工序的需求和特點，充分考慮了該行業(yè)的特點和各種個性化需求；具有很強(qiáng)的針對性。

系統(tǒng)的主貌圖中形象直觀的再現(xiàn)窯爐的工藝流程。操作員通過觀察主貌圖就能了解各主要的藝段運行狀態(tài)，報警狀態(tài)等，并可以根據(jù)操作需要快速的切換到調(diào)整畫面和報警監(jiān)測畫面等。

其它控制畫面與單窯控制相關(guān)畫面參照觸摸屏軟件畫面,此處將不再詳細(xì)介紹。可在多條窯爐集中顯示與控制，實現(xiàn)集中控制效果。