焦炉煤气交换机电控系统的创新改造解析.doc

焦炉煤气交换机电控系统的创新改造 内容提要：通过使用可编程序控制器PLC和半导体集成电路接近开关等元件实现对煤气加热交换机电控系统的改造，并解决运行中系统存在的安全隐患，使用ETHERNET模块实现与上位机（焦炉加热专家系统）通讯的功能。 关键词：可编程序控制器 STEP7-200，交换机，油缸精确定位。 1、现有煤气加热交换机存在的问题 1.1唐钢炼焦制气厂焦炉煤气加热交换机是焦炉生产的核心设备。它的正常运行直接关系到厂里的正常生产；而煤气加热交换机的电控系统是加热交换机正常运行的关键。由于原设计安装是采用JM-3型交换机。电控系统为分立单元件控制，稳定性差，造成交换动作时间不均匀，且电路接线繁杂故障频频发生。采用的机械限位和限位所控制的链条由于温度变化比较大，相对位置和尺寸变化非常大，导致煤气正、关、反位和废气的正、反位的定位偏差很大，易造成煤气和高温废气混合产生爆炸和炉体暴鸣的事故。由于加热不均匀当炉墙温度加热到1450℃墙体融化，使焦炉炉体寿命严重缩短。出现严重焦碳生焦或过火的现象，严重影响焦碳质量和一系列的经济技术指标。因为引进安装荷兰生产的“焦炉专家系统”又对加热交换机的电控系统提出更高级的要求：按即时信号随机调整交换机间隔加热时间，这就需要可靠的与上位机通讯，达到准确执行上位机发出的指令，因此交换机的电控系统急需改造。 1.2改造后发现问题： 1）油缸带动煤气旋转考克不到位。由于接近开关灵敏度高当挡铁瞬间触发接近开关时，PLC马上发出指令使油缸电磁阀停电，这时油缸由于反作用力回抽，挡铁也跟着回抽造成接近开关信号终断，煤气油缸（煤气旋转考克）没有真正到位，有少量煤气与炽热废气混合产生严重的炉体爆鸣事故，后果非常严重。根据实际情况，在液压方面和机械运行方面解决此问题困难。 2)油缸由于液压电控系统和机械原因不停。致使煤气和废气迅速混合，导致焦炉蓄热室爆炸。这种故障使焦炉煤气交换存在巨大隐患，其他方面无法解决这致命的难题。 2、交换机电控系统改造的步骤 2.1改造的工艺要求 煤气加热交换机由电控系统、液压系统组成。每隔30分钟由电控系统指挥交换程序启、闭电磁阀，油泵电机通电后，压力油通过换向阀推动油缸动作；并分别带动链条实现煤气和废气的交换。 具体要求和其工艺循环示意图如下： 1煤气先关以防止加热系统中有剩余煤气，易发生爆炸事故。 2煤气关闭后有短暂间隔时间进行空气和废气的交换，可以使残余的煤气完全燃烧。 3空气和废气交换后，有短暂间隔时间打开煤气，可使燃烧室内有足够的空气，煤气进入后能立即燃烧。 2、2根据控制对象选择改造硬件 通过查阅手册选择能够满足电控系统的控制、输入、输出的点数和满足上位机通讯的要求；安全性价比较高的产品。成熟的自动控制新产品已经很多，如可编程序控制器PLC。以西门子的STEP-200型的可编程序控制器为首选，型号为CPU226-2AD22-OAAO。自己设计制造了交换机油缸精确定位的支架。精确定位采用高灵敏度半导体集成电路接近开关。 具体材料表如下： 品名 型号 数量 PLC 6SE7-216-2AD22-0AA0 1 开关 DZ47-50 2 接触器 CDC1-40 2 按钮 LA18-9 12 接近开关 YD-A10 5 继电器 CJX4—22 8 指示灯 LA18-9X 9 2.3编写交换机的运行程序 （1）根据工艺要求和PLC性能结构、工艺循环和运行时的安全可靠性，选择工作人员操作控制方式为三种：手动，半自动，全自动。附主电路图和PLC外部接线图1和图2。 图 图1 图2 （2）根据输入、输出地址即（I/O）表，在已安装STEP7-MICRO/WIN32编程软件的计算机上用梯形图编写程序。使用PC/PPI电缆实现PC-PLC的直接通讯。在联机方式下进行模拟调试和实际运行调试。并与“专家系统”通讯使用ETHERNET模块通讯连接。时时接受“专家系统”的指令，执行工艺过程程序控制。 3、改造后设备的完善措施 3.1针对油缸带动煤气旋转考克不到位现象，采取改写PLC运行程序的解决方法，增加内部时间功能块和改变其运行参数，让PLC在接近开关受到触发以后，延时输出。这样油缸电磁阀延长合适的时间断电，这时油缸测位挡铁全部面积挡在接近开关圆形探头前，，解决机械液压方面无法解决的问题，流量压力和机械煤气旋转考克的位置，通过调整，交换一次到位 3.2油缸由于液压电控系统和机械原因不停，经过仔细对整个程序和工艺要求的分析，编写一时间跟