S7-400和WINCC在铁水脱硫系统中的应用

2022-09-10

1 系统简介

邢台钢铁股份有限公司铁水预处理脱硫站设在炼铁厂与炼钢厂之间的铁路线上, 该脱硫站包括:供气系统、供料系统、喷枪系统、夹钳装置、电控系统、仪表及检测系统、铁水罐车、捞渣机、渣盘车等。

采用65t铁水罐 (6个一组) 将铁水从炼铁厂运至炼钢主厂房, 在炼钢主厂房之前的铁路线上的脱硫站对铁水进行脱硫捞渣处理, 脱硫工序前设轨道衡对每列铁水罐车重量进行称量, 与邢钢公司现有200t轨道衡联网后, 根据空铁水罐车及空铁水罐重量, 通过计算得出每罐铁水的重量。铁水罐车到达脱硫位时停车, 将4罐需要进行脱硫处理的铁水罐中心对准脱硫站中的4个脱硫位中心, 要求对位精度为±100mm。此前, 脱硫站已经做好了所有准备工作, 公用设施如:氮气、电、水的供给达到要求的参数;喷吹罐已经准备好足够的符合要求的钝化镁粒;各种机电液设备都可靠好用;全部电控系统包括自动控制和计算机操作、专家系统及检测仪表系统都正常可靠, 烟气除尘系统正常等。对位后对罐内铁水进行测温取样, 温度将快速显示在现场的大屏幕数码表上, 同时信号传至主控室的计算机操作系统被记录和显示。样块采用硫快速分析仪作成份的快速分析, 并将铁水成份立即反馈到喷吹操作室, 操作者在计算机上输入铁水重量、铁水初始硫、目标硫参数, 专家系统将自动确定该次喷吹的镁粒喷吹量、喷吹时间。确定喷吹参数之后即可启动自动喷吹按钮, 开始按照自动程序进行喷吹, 到达设定值后会自动停止喷镁。在喷吹过程中可以通过监视器监视铁水罐中铁水反应情况, 电气控制系统具有根据需要在喷吹中调整喷镁速度的功能。

2 WINCC的应用

由现场仪表采集现场各变量数据WICC 6.0 (HMI) 软件组态, 用于监控铁水预处理站的系统运行过程。通过HMI画面可以实时监控现场电控气动阀门的开关、电动机的启停、喷枪位置、夹钳位置、渣盘车位置等, 及各种变量如氮气压力、氮气流量、氮气温度、料量等的变化。S7-400PLC将现场采集的各种数据以人机交互方式显示在画面上, 并生成变量的实时曲线、动画、数据浏览等。系统有如下几个画面组成。

(1) 启动画面:用于操作者进入主画面或退出HMI运行环境。

(2) 主画面:用于操作者总揽铁水脱硫系统的所有设备状态。

(3) 喷吹系统:用于监视和控制喷吹系统的阀门、电机、喷吹罐的料量及喷吹示时氮气压力、温度等参数, 同时可以对氮气流量进行控制, 可进行喷吹罐的手动控制和喷吹罐上料的操作。

(4) 喷枪1系统:用于控制喷枪1系统的自动运行和喷枪1系统的手动控制及枪1自动运行的必要控制。

(5) 喷枪2系统:用于控制喷枪2系统的自动运行和喷枪2系统的手动控制及枪2自动运行的必要控制。

(6) 参数设定:用于键盘输入数据, 并经计算机计算出所需要的脱硫数据。

(7) 实时曲线1:观看主吹压力、主吹流量、喷吹罐顶压力、喷罐料量、出料量在半个小时一个月内的实时曲线。

(8) 报警记录:用于操作者观看报警的详细信息及时间。

3 S7-400PLC的应用

该系统的PLC程序设计是由Step7 (V5.3) 软件来完成的, Step7 (V5.3) 是SIMATIC S7-400 PLC组态和编程的基本软件包。铁水预处理脱硫站的自动化程序设计采用“结构化”的编程方式, 即按照系统任务和设备划分为若干功能块 (FB) , 按照控制要求相互配合并为主循环程序 (OB1) 调用。程序中最为关键的是自动喷吹控制程序, 它是一个典型的顺序控制。按照系统的工艺和控制要求, 自动程序的各步序之间都有严格的转换条件和联锁关系, 以确保系统工艺的顺利完成。自动程序的流传图如左。