基于Step7和WinCC的焦炉集气管压力分级控制系统.docx

文章编号：１６７１－４５９８（２０１４）０８－２４３１－０４中图分类号：ＴＰ３６８文献标识码：Ａ基于Ｓｔｅｐ７和ＷｉｎＣＣ的焦炉集气管压力分级控制系统麦雪凤１，宁甲宇２（１．广西科技大学电气与信息工程学院，广西柳州５４５００６；２．广西柳州欧亚自动化设备有限公司，广西柳州５４５００６）摘要：针对采用常规控制方法对焦炉集气管压力控制效果差、无法满足要求的现状，运用模糊控制和解耦控制原理以及Ｓｔｅｐ７和ＷｉｎＣＣ软件，在已有焦炉集气管压力控制系统基础上提出一种基于模糊解耦控制的分级控制系统；介绍系统控制策略、 程序开发、 监控界面设计及系统运行调试等；运行表明：该系统控制效果良好，其控制精度、抗干扰能力等技术指标优于原指标。关键词：集气管压力；模糊解耦控制；分级控制；Ｓｔｅｐ７；ＷｉｎＣＣＣｏｋｅＯｖｅｎＧａｓＣｏｌｌｅｃｔｏｒＰｒｅｓｓｕｒｅＨｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＳｔｅｐ７ａｎｄＷｉｎＣＣＭａｉＸｕｅｆｅｎｇ１，ＮｉｎｇＪｉａｙｕ２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉｕｚｈｏｕ５４５００６，Ｃｈｉｎａ；２．ＥｕｒａｓｉａｎＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．Ｌｉｕｚｈｏｕ５４５００６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔａｔｕｓｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｃｏｋｅｏｖｅｎｃｏｌｌｅｃｔｏｒｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｉｓｐｏｏｒ，ｕｎａｂｌｅｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅｕｓｅｏｆｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｏｒｙａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅＷｉｎＣＣＳｔｅｐ７ａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｓａｃｏｋｅｏｖｅｎｃｏｌｌｅｃｔｏｒｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｆｕｚｚｙｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ．Ｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ，ｐｒｏｇｒａｍｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｍｏ－ｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｉｎｔｅｒｆａｃｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｓｙｓｔｅｍｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇ．Ｒｕｎｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ：ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒｏｌｗｏｒｋｓｗｅｌｌ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ａｎｔｉ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｂｉｌｉｔｙａｎｄｏｔｈｅｒｔｅｃｈｎｉｃａｌｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｔａｒｇｅｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｆｕｚｚｙｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ；ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌ；Ｓｔｅｐ７；ＷｉｎＣＣ动，且各控制系统各自独立，缺乏协调，不能解决系统之间的耦合性等问题，实际运行时集气管压力在７０～２２０Ｐａ的大范引言焦炉集气管压力是钢铁企业炼焦生产中最重要的指标 之一，其控制效果对焦炉的炉体寿命、焦炭质量等有重大影响，在这个生产装置中，往往需要设置若干控制回路来稳定各个被控变量。在这种情况下，几个回路之间就可能相互关联、相互０围波动（而工艺要求控制在１５０±２０Ｐａ），压力过高，形成炉门冒烟冒火，严重影响焦炉生产的环境；压力过低，会缩短炉体寿命、降低煤气质量、减少焦炭产量［２］。为此，针对其数学模型及传递函数难以获得的问题，采用模糊解耦控制算法，在已有常规焦炉集气管压力控制系统基础上进行创新，开发出基于工业编程软件Ｓｔｅｐ７和ＷｉｎＣＣ的模糊解耦分级控制系统。耦合、相互影响，构成多输入－多输出的关联（耦合）控制系统［１］，使系统难于用常规ＰＩＤ进行控制。因此，研究开发出一个有效、可靠、稳定、快速的集气管压力控制系统是当前的迫切需求，这对提高焦化厂经济效益、改善环境、延长设备使用寿命、提高产品质量等方面具有重大的意义与必要性。系统结构及原理图１为某钢铁公司焦化厂３＃、４＃焦炉的工艺流程，两座焦炉共４条集气管相连通，各集气管汇集到初冷器前的集气总管，流经气液分离器、初冷器、鼓风机，再由鼓风机送往净化回收工序，经脱硫、硫铵、终冷洗苯等几道工序后，分两路送出：一路煤气外送；另一路煤气回炉，供焦炉炼焦。原有集气管压力控制系统采用“集气管压力蝶阀调节的单回路控制＋初冷器前吸力大回流调节的单回路控制”方案。在出焦、装煤以及换向加热操作等均会使集气管压力不断变化、大幅波１ＰＴ１、ＰＴ２、ＰＴ３、ＰＴ４分别为３＃焦炉集气管１段和２段、４＃焦炉集气管１段和２段压力变送器；ＰＴ５为初冷器前吸力变送器；ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３、ＰＶ４分别