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罩式爐

輝達工控鐘罩爐自動化控制系統(tǒng)設(shè)計方案

一、鐘罩爐控制系統(tǒng)技術(shù)要求說明

鐘罩爐爐體設(shè)計有加熱控制，升降機控制，以及氣氛系統(tǒng)控制等3大系統(tǒng)控制裝置。

1、加熱控制裝置

加熱控制裝置設(shè)計可根據(jù)實際情況，進行單區(qū)或多區(qū)的溫度控制，每個控溫單元可分別進行可控硅溫度控制。

2、升降機構(gòu)裝置

升降機構(gòu)控制要求：

A、能夠?qū)嵤肿詣涌刂粕禉C的平穩(wěn)上升、下降；

B、在升降機出現(xiàn)異常時，可手動操作緊急制動，可實升降機的手自動調(diào)節(jié)運行速度。

C、升降機故障監(jiān)測報警功能中，如現(xiàn)場硬件設(shè)備無法滿足自動控制需求，則不在驗收范圍之內(nèi)

3、氣路系統(tǒng)控制裝置

控制要求：

A、根據(jù)爐膛的溫度或壓力自動調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)的風(fēng)量；

B、具備手自動調(diào)節(jié)功能

C、如現(xiàn)場硬件設(shè)備無法滿足自動控制需求，則不在驗收范圍之內(nèi)

4、集散控制系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)可顯示整個鐘罩爐的運行狀況，數(shù)據(jù)，及對鐘罩爐的控制系統(tǒng)進行操作。

技術(shù)要求：

A、可選擇工藝設(shè)定曲線和控溫調(diào)節(jié)記錄曲線，通過上位機對鐘罩爐的管理；

B、記錄鐘罩爐的報警故障點便于查詢；

C、顯示鐘罩爐的用電量數(shù)據(jù)并自動存檔；

二、項目控制方案說明

1、項目方案說明

按系統(tǒng)實際設(shè)計要求，鐘罩爐的溫度加熱區(qū)采用一體化可控硅控溫單元進行溫度控制。采用我公司的KY系列一體化智能可控硅移相觸發(fā)模塊組合，帶RS485通訊功能，作為基本功率調(diào)節(jié)單元，分別對每控溫區(qū)進行溫度控制，可滿足0-1300℃溫度范圍內(nèi)0.5％的控溫精度。對于現(xiàn)場增加MCGS觸摸屏的現(xiàn)場監(jiān)控。還包括循環(huán)風(fēng)機的變頻調(diào)節(jié)，升降機的變頻控制，以及PLC控制的報警指示燈等。

為了維護和檢修方便，每區(qū)控制電路獨立控制，主電路分別由空開、快速熔斷器、可控硅模塊（帶散熱器），冷卻風(fēng)扇及相關(guān)監(jiān)測和保護電路組成，監(jiān)測及控制電路包括熱電偶、智能PID溫度控制模塊、可控硅觸發(fā)模塊、電流互感器、電流變送器、電壓變送器、智能多回路數(shù)據(jù)采集器等組成。其他輔助電路包括指示燈、按鈕、開關(guān)、報警器等。與具備同等功能的電爐控制柜相比，具有最簡單的線路及模塊化的結(jié)構(gòu)，從維護到擴充功能都十分方便。

為方便操作和管理，整個控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場觸摸屏加辦公室電腦監(jiān)控，所有功能模塊均帶有RS485通訊接口，能方便地與計算機聯(lián)機工作。所有現(xiàn)場參數(shù)包括實時溫度，設(shè)定溫度、工作電流、工作電壓、系統(tǒng)運行狀態(tài)等均在電腦上直觀地顯示出來。同時各種工藝參數(shù)修改如溫度設(shè)定，報警參數(shù)設(shè)定、相序設(shè)定、PID參數(shù)設(shè)定等可通過現(xiàn)場觸摸屏修改，亦可通過電腦直接操作修改。

考慮到簡單、方便、適用的原則，計算機組態(tài)采用MCGS上位機組態(tài)軟件，并增加一個現(xiàn)場MCGS觸摸屏監(jiān)控，通過PC機，觸摸屏，下位機三者環(huán)形控制，讓使用更加方便，操作更加靈活安全，數(shù)據(jù)保存更加全面。

圖1 系統(tǒng)流程圖

2、鐘罩爐溫控技術(shù)方案

2.1鐘罩爐集散控制系統(tǒng)：

（采用PC上位機組態(tài)軟件+觸摸屏軟件實現(xiàn)遠程序及現(xiàn)場人機界面監(jiān)控）；溫度控制系統(tǒng)：（采用輝達KY系列一體化可控硅調(diào)壓溫度控制器）；過程控制：（采用西門子PLC系統(tǒng)及國際知名品牌變頻器進行升降速度、風(fēng)量等過程控制調(diào)節(jié)），信號監(jiān)測部分：（采用輝達HD-M-A4000系統(tǒng)模塊）。

2.2方案介紹

● 本控制系統(tǒng)可由一臺或多臺控制柜（一面電源柜、一面溫控柜、一面PLC控制柜）及一臺工控機系統(tǒng)組成。

● 柜體制外殼采用冷扎板精密沖壓成型、外表噴塑處理，具有美觀、輕巧的優(yōu)點。

● 本系統(tǒng)具有溫度超差、氣氛超差提示；溫度超高、加熱過流保護；升降聯(lián)鎖保護等。

● 調(diào)壓器采用輝達KY系列一體化可控硅溫控調(diào)壓器，其可控硅移相觸發(fā)方式，控制平穩(wěn)，電流波動小。

2.3產(chǎn)品介紹

KY3000系列溫度控制器

KY系列一體化可控硅調(diào)壓溫控器：是武漢輝達工控自行研發(fā)生產(chǎn)的，集溫度采集與PID調(diào)節(jié)可控硅調(diào)壓于一體多功能溫控調(diào)壓器。其采用先進的微處理技術(shù)進行智能控制，使用控制過程中具有響應(yīng)快，精度高，無超調(diào)等特點。本模塊配置兩路輸出功能，一路PID信號輸出，一路變送輸出。可根據(jù)設(shè)置的工藝曲線（可設(shè)置50段）分別設(shè)定升溫速度、保溫溫度保溫精度和降溫速度，實現(xiàn)升溫斜率、保溫溫度、保溫時間和降溫的自動調(diào)節(jié)控制。并且具有多種報警模式可選。既可以手動調(diào)整，又可以和電動調(diào)節(jié)儀表、模塊進行調(diào)整，適用各類分度號輸入。具有啟停開關(guān)斷開報警、散熱器超溫報警和綜合故障報警指示燈。

HD-M-A4000系列模擬量模塊

采用武漢輝達HD-M-A4000 系列智能模擬量控制模塊對現(xiàn)場監(jiān)測點溫度信號進行采集，該模塊支持 RS485 接口通訊；4 路模擬量輸入支持萬能分度號采集和雙極性差分信號輸入。

2.4技術(shù)亮點介紹

●電流、電壓、電量監(jiān)測技術(shù)，電能不同班次監(jiān)測及費用統(tǒng)計報表

●負載監(jiān)測技術(shù)，碳棒老化程度及電量損耗統(tǒng)計。

●自動同步升溫程序控制技術(shù)，全過程記錄，自動高效完成。

●負載恒流、恒壓、恒功控制技術(shù)，根據(jù)不同負載特性，有效的保護斷電引起損壞負載問題。

2.5節(jié)能技術(shù)說明

輝達工控KY系列一體化調(diào)壓器具備全面、完善的溫度控制曲線、氣氛曲線和爐壓曲線，極大的降低了工人的勞動強度，同時減少了不必要的加熱時間，為用戶結(jié)省了大量電力支出及人工成本支出。

KY系列一體化調(diào)壓器自帶電流、電壓、電量監(jiān)測功能，極大的方便了用戶的日常電量統(tǒng)計管理及合理安排生產(chǎn)，做好節(jié)能安排工作。

KY系列一體化調(diào)壓器針對窯爐負載易老化現(xiàn)象，開發(fā)出針對負載老化報警指示功能；其與上位機配合使用，當(dāng)用戶設(shè)定好初始負載阻值及偏差報警阻值后，一但使用過程中負載阻值超過偏差報警值后，KY調(diào)壓器將向上位機發(fā)送報警信號，再由上位機報警記錄及報警指示提示用戶須更換新負載了。合理的使用負載即能減少必要的負載更換浪費也能保持窯爐的良好工作狀態(tài)，給用戶帶來好的使用休念與好的經(jīng)濟效益。

3、鐘罩爐自動控制方案

圖2 窯爐示意圖

3.1爐體氣氛控制

空氣控制器、流量調(diào)節(jié)閥、計算機等組成氣氛閉環(huán)控制系統(tǒng)?？諝饨?jīng)調(diào)節(jié)并通過送氣管后進入爐膛，即完成閉環(huán)控制過程，使?fàn)t膛內(nèi)氣氛與要求的工藝氣氛曲線保持一致。

3.2氣氛閥門自動調(diào)節(jié)控制

通過溫度控制器和流量調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)后的氣體送入爐膛，來保證爐膛內(nèi)的窯壓，并通過內(nèi)部循環(huán)系統(tǒng)攪拌爐內(nèi)氣體，使得爐內(nèi)溫度場、氣氛場更加均勻。

3.3升降機控制

鐘罩爐由一個升降機構(gòu)托住爐膛底板，制品放在升降機爐膛板上，通過升降機上升到爐膛進行工藝曲線的加熱。為了保證在升降過程中的平衡各可靠，在發(fā)生傳動及電機故障時，能自動地進行處理和報警。使排除故障時間及生產(chǎn)設(shè)備損失降到最低。交流變頻器的應(yīng)用，使得升降機傳動系統(tǒng)的調(diào)速和控制非常方便，同時變頻調(diào)速具有良好的無級調(diào)速性，驅(qū)動功率損耗小，并能方便的進行正反轉(zhuǎn)控制。

3.4故障監(jiān)測報警控制

通過安裝爐體被動端一側(cè)的傳感器對升降運動狀態(tài)監(jiān)測，保證在傳動過程中對于升降機故障的自動處理和報警。

電源異常監(jiān)測，電機異常監(jiān)測，超溫報警，氣氛超差等，制品垂直度。

以上故障檢測都需要相應(yīng)爐體設(shè)計有相關(guān)檢測點或機構(gòu)，配合相應(yīng)傳感器完成自動檢測功能。

三、集中控制監(jiān)控系統(tǒng)

控制系統(tǒng)計算機站由工業(yè)計算機加上大屏液晶顯示器，基于Windows系統(tǒng)下，配以國內(nèi)先進的組態(tài)軟件環(huán)境下開發(fā)的窯爐運行軟件，完成數(shù)據(jù)監(jiān)控、處理、參數(shù)設(shè)定、趨勢顯示、報警顯示、報表等操作。

系統(tǒng)的控制軟件系為窯爐“量身定做”的專業(yè)測控軟件，充分考慮了窯爐運行各道工序的需求和特點，充分考慮了該行業(yè)的特點和各種個性化需求；具有很強的針對性。

系統(tǒng)的主貌圖中形象直觀的再現(xiàn)窯爐的工藝流程。操作員通過觀察主貌圖就能了解各主要的藝段運行狀態(tài)，報警狀態(tài)等，并可以根據(jù)操作需要快速的切換到調(diào)整畫面和報警監(jiān)測畫面等。

其它控制畫面與單窯控制相關(guān)畫面參照觸摸屏軟件畫面,此處將不再詳細介紹。可在多條窯爐集中顯示與控制，實現(xiàn)集中控制效果。

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