西門子S7-300PLC在高爐水渣處理自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

高爐水渣處理系統(tǒng)主要由水渣粒化裝置、水渣過(guò)濾裝置、水渣輸送裝置、?；h(huán)水系統(tǒng)、補(bǔ)充水系統(tǒng)、事故供水系統(tǒng)、清洗水系統(tǒng)及壓縮空氣系統(tǒng)組成。
出鐵口放出的高溫液態(tài)渣從渣溝經(jīng)溝頭進(jìn)入?；?，被高速旋轉(zhuǎn)的粒化輪機(jī)械破碎，并沿切線方向拋出，同時(shí)受?；鲀?nèi)高壓水射流冷卻和水淬作用形成顆粒水渣。隨后，渣水混合物進(jìn)入到脫水器中的渣水混合物經(jīng)過(guò)渣水分配器分配后，均勻落入脫水器篩斗中，通過(guò)篩斗中的篩網(wǎng)實(shí)現(xiàn)渣水分離，成品?；粼诤Y斗中，水則透過(guò)篩網(wǎng)流入回水槽中。隨著脫水器的旋轉(zhuǎn)，篩斗中的渣慢慢上升，達(dá)到頂部時(shí)翻落下來(lái)進(jìn)入受料斗，通過(guò)受料斗下面出口落到膠帶運(yùn)輸機(jī)上，經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)站及轉(zhuǎn)運(yùn)膠帶運(yùn)輸機(jī)外運(yùn)。熱水進(jìn)入一、二級(jí)沉淀池，經(jīng)過(guò)濾沉淀后由粒化泵送回?；魈幯h(huán)使用。沉淀在池底的渣定期由抓斗吊撈出放置在脫水平臺(tái)上濾水，再用抓斗吊轉(zhuǎn)運(yùn)到皮帶機(jī)上進(jìn)入水渣外運(yùn)系統(tǒng)。
1.制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
由于水渣系統(tǒng)運(yùn)行的正常與否將直接影響到整個(gè)煉鐵生產(chǎn)過(guò)程，因此沖渣控制系統(tǒng)必須具有快速數(shù)據(jù)處理、高運(yùn)行穩(wěn)定性的性能。重慶鋼鐵環(huán)保搬遷新建2500m3高爐水渣處理分為南、北水渣兩套系統(tǒng),均采用西門子S7-300系列PLC。
S7-300PLC通過(guò)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各種單獨(dú)模塊之間可進(jìn)行廣泛組合和擴(kuò)展。它的主要組成部分有機(jī)架、電源模塊、中央處理單元模塊、接口模塊、信號(hào)模塊、功能模塊和通信處理器模塊等。S7-300PLC采用緊湊的、無(wú)槽位限制的模塊化組合結(jié)構(gòu)，根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的不同，可選用不同型號(hào)和不同數(shù)量的模塊，并可以將這些模塊安裝在同一機(jī)架(導(dǎo)軌)或多個(gè)機(jī)架上。
2.1硬件配置
本系統(tǒng)使用SIEMENSS7-300CPU模塊CPU315-2DP中央處理單元，其內(nèi)部定時(shí)器達(dá)到126個(gè)，掃描1000個(gè)指令需10ms，足以滿足現(xiàn)場(chǎng)控制的實(shí)時(shí)要求。它自帶DP接口作為DP網(wǎng)絡(luò)的主站，數(shù)據(jù)傳輸速率最大可達(dá)12Mbps，集成了系統(tǒng)內(nèi)部通訊網(wǎng)絡(luò)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)控與控制。選用數(shù)字量輸入模板6ES7321-1FH00-0AA0實(shí)現(xiàn)?；?，脫水器，粒化泵，皮帶，電動(dòng)閥等電氣設(shè)備的數(shù)字量信號(hào)如運(yùn)行狀態(tài)，故障等信號(hào)進(jìn)行采集監(jiān)控。選用數(shù)字量輸出模板6ES7322-1FH00-0AA0對(duì)系統(tǒng)各電氣設(shè)備的啟停，電動(dòng)閥的開關(guān)進(jìn)行數(shù)字量輸出控制。選用模擬量輸入模板6ES7331-7KF02-0AB0實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部溫度，流量，壓力，轉(zhuǎn)速等所有現(xiàn)場(chǎng)儀表檢測(cè)信號(hào)的采集。選用模擬量輸出模板6ES7332-5HD01-0AB0對(duì)粒化器，脫水器的轉(zhuǎn)速進(jìn)行變頻調(diào)速控制。
2.2軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用西門子編程工具STEP7和完成硬件組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、PLC程序編制、測(cè)試、調(diào)試和文檔處理。用戶程序由組織塊（OB）、功能塊（FB/FC）和數(shù)據(jù)塊（DB）構(gòu)成。其中OB是系統(tǒng)操作程序與應(yīng)用程序在各種條件下的接口界面用于控制程序的運(yùn)行。FB、FC是用戶子程序。DB是用戶定義的用于存儲(chǔ)取的存取區(qū)，與其相對(duì)應(yīng)的DB塊就可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控軟件WINCC與STEP7程序的數(shù)據(jù)接口。
監(jiān)控軟件WINCC完成對(duì)水渣處理過(guò)程各種工藝數(shù)據(jù)的設(shè)定、控制和畫面監(jiān)視，并具有進(jìn)行報(bào)警提示、報(bào)表生成、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)歸檔、歷史實(shí)時(shí)趨勢(shì)顯示等功能。
3、控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能
(1)高爐渣處理設(shè)備?；b置啟動(dòng)順序:
粒化裝置運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)正常啟動(dòng)順序如下:啟動(dòng)皮帶機(jī)→啟動(dòng)脫水器→啟動(dòng)水系統(tǒng)設(shè)備→啟動(dòng)吹掃脫水器壓縮空氣電動(dòng)閥門。
(2)?；b置設(shè)備停車順序:與啟動(dòng)順序相反。
(3)水池液位與補(bǔ)水閥聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)水。當(dāng)PLC接收到的循環(huán)水池液位低于預(yù)設(shè)的報(bào)警液位時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警并自動(dòng)打開回用水補(bǔ)水閥向循環(huán)水池進(jìn)行補(bǔ)水。當(dāng)水池液位高于高水位報(bào)警值時(shí)，如果回用水補(bǔ)水閥處于開閥狀態(tài)系統(tǒng)則輸出關(guān)閥信號(hào)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水池自動(dòng)保持正常液位。
(4)循環(huán)水泵和循環(huán)水池液位聯(lián)鎖，當(dāng)循環(huán)水池超過(guò)最低水位時(shí)循環(huán)水泵停止運(yùn)行并發(fā)出故障報(bào)警。出口電動(dòng)閥啟停關(guān)系為泵開閥開，閥停泵停。
4、結(jié)語(yǔ)
重鋼環(huán)保搬遷2500m3高爐自投產(chǎn)以來(lái)，運(yùn)行效果良好。水渣處理自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)水、畫面監(jiān)控、報(bào)警、趨勢(shì)記錄、流量累計(jì)等一系列功能。具有運(yùn)行可靠，操作容易，維護(hù)方便，控制精度高等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)的應(yīng)用達(dá)到了提高生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟(jì)效益，降低消耗的目的。對(duì)整個(gè)高爐的正常運(yùn)行，起著十分積極的作用。