PLC在煤气加压站中的际应用

　　引言

　　冷轧煤气混合加压站，是太钢不锈带钢退火线的配套设施，有加压机3台，气源为高炉煤气、焦炉煤气;由于生产线工况不稳而造成用量大幅度频繁波动;同时由于气源管网方面的状况较差，高炉煤气压力波动范围3～10Kpa，焦炉煤气压力波动范围1.5～6.5KPa;其波动有时频率很快，仅靠仪表调节产生震荡、用人工调节措手不及;经常出现长时间的低压，造成混压困难，使得保压力保不了热值，保热值保不了压力，甚至造成高炉煤气蝶阀关闭、机前负压的险兆。不稳的气源、多变的用户，使处于中间环节的冷轧煤气混合加压站成为矛盾的集中点和保障不锈钢生产质量的关键。原设计的仪表调节系统根本无法满足生产要求。

　　太钢于1999年6月成立了项目攻关组，经过几个月的艰辛努力，采用先进的德国西门子SIMATICS7300PLC、德国UNI公司热值仪、德国西门子变频技术，投入了全过程自动控制，实现了混合煤气热值、加压机后压力双稳定的目标，确保了不锈钢的正常生产，节能效益非常可观。

　　1 系统概要

　　改造后的系统构成复杂，仅调节阀就有九个，此外还要增加变频器，由计算机控制切换调节三台风机转速;增加热值仪，串级调节高焦配比。采用德国西门子S7-300 PLC可编程控制 器和 台湾研华IPC 610工控机构成DCS系统。S7-300PLC可编程控制器作为下位来实现所有信号的采集、运算、调节，其特点是：模块化、无排风结构、易于实现分布、运行可靠、性价比高。CP5611卡为 S7300PLC与工控机的通讯接口卡。RS485物理结构和187.5K的波特率，传输距离可达50m，使用中继器可达9100m。

　　2 控制原理

　　2.1 热值调节

　　热值是用户气源的主要质量指标之一。

　　冷轧煤气混合加压站以高炉煤气为主气，它不可控制，取决于用户用量;焦炉煤气为辅气，要求控制其两道阀门,使高、焦配比约4：1，折合热值1350大卡。

　　2.1.1 “高焦限幅”辅热值

　　本回路为一串级、交叉限幅调节系统。以热值调节为主环，焦炉煤气流量调节为副环，加入了高焦煤气流量单交叉限幅。焦炉煤气流量的设定值不单单取决于热值调节器输出信号MV，而且受到高炉煤气流量的瞬时值的限制，即按高、焦理论配比值求出应配焦炉煤气流量值，乘以1.05和0.95作为MV的上、下限幅值MH1、ML1。

　　该控制思想一则使焦炉煤气流量调节器的调节量不至于过大，从而使高焦配比值在小范围内波动;二则使主环调节器不至于产生调节饱和，加快了滞后较大的主环的动态响应，改善了系统的调节品质。

　　对热值仪信号故障也有保护性，在实际的运行中，我们发现工人有时忘记了给热值仪过滤器排水，使煤气入口压力太低，燃烧不够，造成仪表信号显示偏低很多，即使焦炉煤气阀开到最大，也不可能把热值调至“正常”，但此时热值调节器输出信号受到高炉煤气流量的交叉限幅，故在此三个信号中，最终以上限值为焦炉煤气流量调节器的设定值，从而使焦炉煤气流量调节阀被约束在了一定的阀位，最终使混合煤气热值波动稳定在一定范围内。