摘要：詳細介紹了高爐煤氣控制系統的軟件設計，闡述了該系統的特點及作用。

      1 前言
      隨著宣鋼2500 M³高爐的建成，高爐煤氣生產過剩，導致煤氣管網壓力升高、波動劇烈，影響了下游煤氣用戶的生產，為此，公司建成2500 M³高爐區煤氣放散系統。為了穩定煤氣管網壓力、減少煤氣放散量、減輕崗位操作人員工作強度、實現煤氣放散的自動化控制，我們設計、編制了煤氣放散自動控制程序，并對其進行了調試以滿足工藝生產需要。

      2設計要求
      放散系統的所有現場數據通過PLC在顯示屏的畫面中顯示，顯示和現場工藝完全符合，便于操作人員整體觀察，便于操作。通過程序中的PID調節實現了煤氣管網壓力的自動控制，穩定了煤氣管網壓力，減少放散量，節約能源，保證后期煤氣用戶的使用。煤氣放散系統硬件由CPU、I/O模塊、觸摸屏組成，系統軟件下位機采用S7-200 WIN32軟件，上位機采用Protools軟件。

      3 S7200控制系統簡介
      S7-200系列是一類可編程邏輯控制器（Micro PLC），這一系列產品可以滿足多種多樣的自動化控制需要，圖1展示一臺S7-200 Micro PLC，由于具有緊湊的設計、良好的擴展性、低廉的價格以及強大的指令，使得S7-200可以近乎完美的滿足小規模的控制要求，此外，豐富的CPU類型和低壓等級使其在解決用戶的工業自動化問題時，具有很強的適應性。
      S7200小型PLC控制系統具有強抗干擾性、運行穩定性好、調節特性良好等優點。

 圖14煤氣放散系統

      4.1系統為了生產的安全運行，特意設計了兩級權限, 煤氣壓力設定值由運行人員根據運行情況在觸摸屏上修改。而維護人員可通過輸入密碼進入修改狀態，對各參數根據現場運行情況進行更加合理的改動，可以登錄后對控制回路的比例、積分時間、微分時間、控制周期等參數進行修改和維護，登陸畫面如圖2所示：

圖2 維護人員登陸畫面

      4.2系統主要對高爐和煤氣管網兩路的高爐煤氣放散進行控制，現場高爐和煤氣管網的管道上各有一個煤氣放散閥，我們通過對兩個閥的控制，來控制煤氣的放散量。在觸摸屏上顯示高爐和煤氣管網各自的煤氣放散量和放散閥的閥位，兩個放散閥的控制有自動和手動兩種控制狀態。
      （1）在手動狀態下由人工控制高爐煤氣壓力調節閥的開度，做到煤氣壓力放散調節。
      （2）在自動狀態下，由人工設定壓力點（目前為17KPa），PLC(S7200)根據實際壓力與設定壓力經計算后輸出調節閥的開度。控制程序的編寫如圖3：

圖3煤氣調節閥控制圖

      4.3目前設定當高爐煤氣壓力超過17KPa時由控制柜面板前報警等輸出聲光報警，當高爐煤氣放散流量低于10000M³/H時打開放散氮氣閥防止放散塔回火，當高爐煤氣放散流量高于20000M³/H時關閉放散氮氣閥。（因為此時流量較大，火焰不易熄火回火）控制程序的編寫如圖4：

 
圖4煤氣放散控制圖
  

      4.4煤氣放散系統自動控制中，我們很好的利用了PID調節，PID調節即比例、積分、微分調節。比例度越大，則調節動作越小，系統越穩定，在發生振蕩時可以獲得較大的衰減率；但是比例度過大時，調節器對擾動的反應顯得不夠靈敏，動態偏差也大。比例度越小，系統靜差越小。積分作用是用來造成無差調節的，只要有偏差存在，積分作用就不斷的使調節器的輸出增大（或反向增大），使偏差繼續減小。積分加快了調節速度，容易造成過調，引起振蕩；積分時間太大，積分作用太弱，單方面的偏差會長期不消失，使調節過程拖得很長。微分調節不能消除偏差，它的作用是用來加強開始時的調節動作，從而減小動態偏差。但是，如果微分作用太強，往往會使調節器的過調動作太猛，使系統產生的振蕩加強，降低了衰減率和穩定性。一般說來，只有對于反映較慢的對象，微分作用才是有利的，對于煤氣放散控制系統一般可不加微分作用。總之，比例作用是保證調節過程“穩”；積分作用是保證調節過程“準”；微分作用是促進調節過程“快”。本系統采用了比例和積分調節共同作用，很好的控制了放散量。控制程序的編寫如圖5：

圖5 PID程序控制圖

      5.放散點火控制系統

      煤氣放散點火控制系統分為就地和遠傳兩種控制方法，控制點均在控制面板上，在就地控制方式下由人工控制，點火時：先開焦爐煤氣閥，再開氮氣閥，再點點火按鈕（長按20-30秒），有火指示燈亮起表示點火成功（每個放散管上部有三個測溫熱電偶，當現場溫度檢測器檢測到任意一個熱電偶測溫溫度大于70℃且升溫20秒，即輸出有火信號）；熄火時：先開氮氣閥，再關焦爐煤氣閥，當有火指示熄滅時表示滅火成功（三個熱電偶溫度均低于70℃或均連續降溫15秒），在遠傳控制方式下，點擊程控點火按鈕由點火控制柜內的PLC(S7200)自動實現以上點火過程，點火程控熄火按鈕，由PLC自動實現以上滅火過程。

      6.結束語
       2500 M³高爐區煤氣放散控制系統將高爐煤氣壓力、管網煤氣壓力、放散流量等參數顯示在顯示屏上，做到了對這些數據的實時監控；用PID控制的方式將煤氣壓力與放散閥相連做到煤氣壓力的自動控制并對壓力設有高限聲光報警；用煤氣放散流量控制放散點火系統的氮氣閥，當放散流量低于20000 M3時自動打開氮氣閥進行放散管道吹掃，防止回火事故的發生。這套自控程序的運行保證了煤氣管網壓力平穩，減少了不必要的煤氣放散，保障了生產安全。 
      作者簡介：王海琴 女， 1982年4月生，助理工程師，宣化鋼鐵集團有限責任公司
      通信地址：河北宣化區博楊小區3號樓5單元102 電話：13253133154
E-mail:wanghaiqin0313@263.sina.com