宁波沪甬公司日产100吨热镀锌自动控制系统 |
一、背景
宁波沪甬电力器材实业有限公司是一家大型热镀锌企业，主要产品为输变电铁塔及城市路灯灯杆等大件，目前日产量为70吨热镀锌件，根据市场需求，决定新建大型镀件车间，新车间生产规模为日产100吨热镀锌件，以热煤气为燃料，采用先进的计算机控制，对生产过程中的关键部位进行集中显示、累计、记录和报警，并进行自动调控。为便于生产热源操作，配备必要的现场显示仪表，现场安装若干探视头，远离车间的办公室人员可以直接观察和调度现场生产的全部过程。
二、控制系统
根据厂方的的工作要求，本方案的各个控制点尽可能采用计算机集中控制，为了保证各个控制点的可靠和精度要求，在重要控制点上配备现场显示仪表，远传仪表的相应传感器必须选用感应灵敏、传输可靠的产品，自动控制系统出了显示、记录、打印、累计和报警等功能外，还需要有连锁自动调节的功能，保证整个生产系统始终保持在最佳的工作状态，从而保证镀锌件产品的质量和降低锌的消耗。同时为了方便现场操作，对煤气发生炉部分的控制系统，除了在计算机中集中显示/控制外，还配备现场操作站。
1、控制系统方案
根据用户所提出的整个生产过程的工艺要求以及对控制系统的要求，本控制系统采用基于ProfiBus总线结构的PLC系统实现。系统结构如图一所示。
控制系统结构图
在本控制系统中，控制室配备一台工业控制计算机，运行监控系统软件，实现对现场设备的实时数据采集/监控。PLC系统拟采用西门子S7 300可编程控制器（PLC）。S7-300是模块化PLC系统，SIMATIC S7-300 可编程序控制器是模块化结构设计，各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。SIMATIC S7-300 的大量功能支持和帮助用户进行编程、启动和维护。同时，为方便现场工人的操作，在必要的监测点配置现场显示仪表，并为煤气发生炉配置现场操作站。所有现场的检测设备（仪器仪表）均采用优质的感应灵敏、性能可靠、耐腐蚀、耐高温、本质安全的产品。
2、控制系统要求
针对用户的生产工艺要求和对控制系统的要求，本控制系统满足一下控制要求。
·设置热电偶损坏报警
·镀锌锅漏锌报警，检测点3个
·控制室设计动态设备工艺流程显示
·燃烧控制室设置煤气报警，汽包压力超压报警，汽包液位超压报警，超限声光报警，熄火报警
·镀锌槽内温度超限报警，镀锌槽内液位超限报警
3、计算机控制下安全工艺连锁，要求如下：
a)引风机不启动或停机时，切断煤气及助燃空气供应并报警，并不能自动复位，同时应打开煤气放散阀。
b)助燃空气风机停机时报警，并停止炉内煤气供应，引风机正常工作。
c)炉膛压力与排烟系统连锁。
d)排烟温度与燃烧温度连锁。
e)锌液温度须与加热温度判断后与燃烧系统联动，采用PID调节，加热温度在500-700度之间时，采用锌液温度进行调节，如加热温度超限，则显示“加热过大”。
f)加热温度采用PID调节，通过控制煤气供应量和混风量，以控制煤气供应量为主。
g)引风机与烟气温度连锁，采用PID调节，引风机前烟气温度超限时与锌液温度比较，可采取增大加热炉混风量或减少煤气供应对其进行控制。
h)根据烟气中氧含量控制鼓风机。
i)检测余热锅炉的压力、温度及水位。
j)煤气发生炉软水箱液位调节。
k)脱脂槽内温度调节。
l)通过防酸泵向漂洗槽内补酸，对漂洗槽内酸度调节。（共3个漂洗槽）
m)助镀槽内温度调节。
n)镀锌槽内温度调节。
o)冷却槽内温度调节。
p)钝化槽内温度调节。
4、控制点分布
1）煤气发生炉
·压力:
a)炉底风压(介质空气和蒸汽)：集中显示,现场显示;
b)汽包压力(介质蒸汽)：集中显示,现场显示,超压报警,自动排放;
c)发生炉出口压力(热煤气)：集中显示,现场显示;
d)烧咀处煤气压力(介质热煤气)：集中显示,现场显示;
e)烧咀处空气压力(介质热空气)：集中显示,现场显示;
·温度:
a)炉底进风温度(介质空气和蒸汽)：集中显示,现场显示,连锁调节;
b)发生炉出口温度(介质热煤气)：集中显示,现场显示;
·液位:
a)汽包液位(介质热水)：集中显示,现场显示,超压报警,连锁调节;
b)软水箱液位(介质热水)：集中显示,现场显示,连锁调节;
·点火
a)自动点火‚
·炉膛燃烧控制：
a)集中显示‚现场显示‚熄火报警;
2）脱脂槽
·温度: 槽内二个温度测点(介质热脱脂液)，集中显示,连锁调节;
·浓度: 槽内二个浓度测点(介质热脱脂液)，集中显示;
3）漂洗槽
·酸度:槽内二个PH值测点(介质稀酸)，集中显示,连锁调节;
4）助镀槽
·温度:槽内二个温度测点(介质热助镀液) ，集中显示,连锁调节;
·浓度:槽内二个浓度测点(介质热助镀液) ，集中显示;
5）烘干槽
·温度:槽内二个温度测点(介质热空气)，集中显示;
6）镀锌槽
·温度:槽内二个温度测点(介质热锌液) ，集中显示,连锁调节,超限报警;
·液位:槽内一个液位测点(介质热锌液) ，集中显示,超限报警;
·漏位:槽体泄漏3个感应及观察点(介质热锌液) ，集中显示,报警;
7）冷却槽
·温度:槽内二个温度测点（介质热水），集中显示,连锁调节;
8）钝化槽
·温度:槽内二个温度测点（介质热钝化液），集中显示,连锁调节;
·浓度:槽内两个浓度测点（介质热钝化液），集中显示;
以上控制点共97点，8个PID控制回路，其中模拟量输入（AI）61点，模拟量输出（AO）19点，开关量输入（DI）3点，开关量输出（DO）14点。
本方案采用西门子S7 300可编程控制器（PLC），在为用户提供高效、安全的控制系统的同时，其模块化结构设计便于维护和扩展，为用户日后对系统改造和扩充提供足够空间。
·软件系统
操作员站是系统操作监控的主要渠道，通过操作员站所显示的各种人机界面，可是实现整个生产过程的监视、控制、启停和调节，以自动和手动两种方式确保生产过程的安全、经济、高效。并对各种信息形成各种运行参数报表、运行趋势曲线、操作记录及指导、历史数据信息、报警保护管理、人机操作等画面，供运行人员监视。
本套系统采用中国科学院沈阳自动化研究所—沈阳中科博微自动化技术有限公司所开发的国家九五攻关科研成果“SIAVIEW工业控制监控系统”实现操作站的监控软件系统功能。
操作员站的基本功能如下：
·监视系统内每一个监测点的实时数据（模拟量/开关量）
·显示系统工艺流程画面
·提供控制操作的界面和调整方式
·显示并确认报警
·运行（手动/自动）方式的切换
·建立并显示趋势曲线
·调整过程设定值及相应的参数
·历史数据查询功能
·报表显示/打印
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