摘 要：目前，工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。本文通過對(duì)步進(jìn)式加熱爐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從而反映出當(dāng)今自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向。同時(shí)，介紹了軟件設(shè)計(jì)思想和脈沖式燃燒控制技術(shù)原理特點(diǎn)及在本系統(tǒng)的應(yīng)用。 1 引言 　　加熱爐是軋鋼工業(yè)必須配備的熱處理設(shè)備。隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化的軋鋼廠應(yīng)該配置大型化的、高度自動(dòng)化的步進(jìn)梁式加熱爐，其生產(chǎn)應(yīng)符合高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、節(jié)能、無公害以及生產(chǎn)操作自動(dòng)化的工藝要求，以提高其產(chǎn)品的質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 　　我國軋鋼工業(yè)的加熱爐型有推鋼式爐和步進(jìn)式爐兩種，但推鋼式爐有長度短、 　　產(chǎn)量低，燒損大，操作不當(dāng)時(shí)會(huì)粘鋼造成生產(chǎn)上的問題，難以實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化。由于推鋼式爐有難以克服的缺點(diǎn)，而步進(jìn)梁式爐是靠專用的步進(jìn)機(jī)構(gòu)，在爐內(nèi)做矩形運(yùn)動(dòng)來移送鋼管，鋼管之間可以留出空隙，鋼管和步進(jìn)梁之間沒有摩擦，出爐鋼管通過托出裝置出爐，完全消除了滑軌擦痕，鋼管加熱斷面溫差小、加熱均勻，爐長不受限制，產(chǎn)量高，生產(chǎn)操作靈活等特點(diǎn)，其生產(chǎn)符合高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、節(jié)能、無公害以及生產(chǎn)操作自動(dòng)化的工藝要求。 　　全連續(xù)、全自動(dòng)化步進(jìn)式加熱爐。這種生產(chǎn)線都具有以下特點(diǎn): 　　①生產(chǎn)能耗大幅度降低。 　　②產(chǎn)量大幅度提高。 　?、凵a(chǎn)自動(dòng)化水平非常高，原加熱爐的控制系統(tǒng)大多是單回路儀表和繼電邏 　　輯控制系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)也大多是模擬量控制式的供電裝置，現(xiàn)在的加熱爐的控制 　　系統(tǒng)都是PLC或DCS系統(tǒng)，而且大多還具有二級(jí)過程控制系統(tǒng)和三級(jí)生產(chǎn)管理系 　　統(tǒng)。傳動(dòng)系統(tǒng)都是全數(shù)字化的直流或交流供電裝置。 　　本工程是某鋼鐵集團(tuán)新建的φ180小口徑無縫連軋鋼管生產(chǎn)線中的熱處理線部分的步進(jìn)式加熱爐設(shè)備。 2 工藝描述 　　本系統(tǒng)的工藝流程圖見圖1 [align=center] 圖1 步進(jìn)式加熱爐工藝流程圖[/align] 　　淬火爐和回火爐均為步進(jìn)梁式加熱爐。裝出料方式：側(cè)進(jìn)，側(cè)出;爐子布料：單排?；顒?dòng)梁和固定梁均為耐熱鑄鋼，頂面帶齒形面，直徑小于141.3mm鋼管，每個(gè)齒槽內(nèi)放一根鋼管。直徑大于153.7mm的鋼管每隔一齒放一根鋼管。活動(dòng)梁升程180mm，上、下各90mm，齒距為190mm，步距為145mm。因此每次步進(jìn)時(shí)，鋼管都能轉(zhuǎn)動(dòng)一角度，使鋼管加熱均勻，并防止在爐內(nèi)彎曲變形。步進(jìn)梁能進(jìn)行正循環(huán)，送循環(huán)、單動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)各種動(dòng)作，升降時(shí)對(duì)鋼管輕托輕放，前進(jìn)時(shí)緩起緩?fù)?，無振動(dòng)沖擊和失控現(xiàn)象。同時(shí)，具有踏步功能，踏步時(shí)向后步距為45mm，使鋼管在原齒槽內(nèi)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)。 　　固定梁用帶保溫支柱支撐其頂面高出爐底520mm。使?fàn)t氣能圍繞鋼管形成良好的循環(huán)，保證均勻加熱。 　　淬火爐沿爐長方向分為裝料段、加熱段和保溫段。裝料段爐頂壓低，不裝排煙予熱鋼管（三個(gè)測(cè)量溫度點(diǎn)），以免鋼管突然受到強(qiáng)大熱流沖擊產(chǎn)生彎曲變形。 　　加熱段沿爐寬方向分為四個(gè)區(qū)段進(jìn)行比例燃燒和溫度控制。保溫段沿爐寬方向分4區(qū)段進(jìn)行脈沖燃燒和溫度控制（用二套控制器），以確保保溫區(qū)爐溫±5℃和保溫后鋼管全長溫度均勻性在10℃以內(nèi)的要求。同時(shí)更方便用戶控制鋼管端溫度，滿足淬火需要。 　　淬火爐最高控制爐溫960℃，允許max1050℃。 　　回火爐沿爐長方向分為裝料段，加熱段，均溫段和保溫段。同樣裝料段不設(shè)燒嘴。加熱段沿爐寬方向分二個(gè)溫區(qū)，中間8個(gè)燒嘴為一個(gè)溫區(qū)，兩邊各4個(gè)燒嘴合起來為一溫區(qū)，用一個(gè)脈沖控制器控制。均溫段、保溫段沿爐寬方向各分為四區(qū)（每二個(gè)溫區(qū)一個(gè)控制器），均采用脈沖燃燒溫度控制。 　　確保爐溫控制±5℃，保溫后鋼管全長溫度均勻性10℃的要求。 　　回火爐最高控制爐溫750℃，允許max800℃（為生產(chǎn)高壓鍋爐管作儲(chǔ)備）。 　　淬火爐、回火爐爐內(nèi)煙氣均經(jīng)裝料段下方的八個(gè)分煙管引出，進(jìn)入集煙管，由集煙管中部引至總煙管，通過空氣予熱器回收煙氣余熱，再經(jīng)煙道由煙囪排入大氣。這種方式可有效防止?fàn)t內(nèi)煙氣的偏流。 　　淬、回火爐進(jìn)出料均采用側(cè)進(jìn)，側(cè)出方式。淬火爐裝出料懸臂輥采用斜80角安裝，使鋼管在入爐和出爐時(shí)產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并靠向裝出料端墻一側(cè)靠齊，其目的是防止鋼管入爐時(shí)彎曲并有利裝出料定位。 3步進(jìn)式加熱爐生產(chǎn)中的關(guān)鍵控制技術(shù) 　　3.1 生產(chǎn)節(jié)奏的控制 　　步進(jìn)式加熱爐生產(chǎn)中的生產(chǎn)節(jié)奏的控制是非常重要的，在管材線全自動(dòng)、全連續(xù)工作時(shí)，加熱爐區(qū)的機(jī)械設(shè)備如進(jìn)料輥道、步進(jìn)梁、出料輥道、液壓站及其它公輔設(shè)施，設(shè)備運(yùn)行節(jié)奏必須高度統(tǒng)一，才能實(shí)現(xiàn)管材物流全過程準(zhǔn)確定位，以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、全連續(xù)工作。 　　依據(jù)生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃而需要裝爐時(shí)，通過上料臺(tái)架輸送至裝料輥道，經(jīng)光電開關(guān)及金屬探測(cè)器而自動(dòng)輸送到爐外輥道上。待爐內(nèi)裝料端空出位置時(shí)，自動(dòng)開啟爐門，由其及爐內(nèi)輥道托入爐內(nèi)放置到固定梁上，并由此開始進(jìn)行爐內(nèi)的管材物流跟蹤。管材通過爐子步進(jìn)梁自裝料端一步步地移送到爐子的出料端。由裝在出料端的光電開關(guān)檢測(cè)到管材邊緣并在步進(jìn)梁完成此時(shí)的步距運(yùn)行后，暫停步進(jìn)梁的移送動(dòng)作，PLC同時(shí)測(cè)算等待出爐管材的位置。在加熱爐接到出鋼信號(hào)后，再自動(dòng)開啟出料爐門，由出料輥道運(yùn)至爐外出料輥道上。當(dāng)金屬檢測(cè)器探測(cè)到管材時(shí)，在由出料輥道輸送至其他設(shè)備，進(jìn)行下一道工藝。 　　管材輸送、測(cè)量、裝出料、物流跟蹤以及管材的數(shù)據(jù)信息交換通過PLC和二 　　級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行順序、定時(shí)、聯(lián)鎖與邏輯控制，實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)管理。 　　3.2 加熱爐燃燒控制 　　工業(yè)爐的燃燒控制水平直接影響到生產(chǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)，例如：產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗等。目前國內(nèi)的工業(yè)爐一般都采用連續(xù)燃燒控制的形式，即通過控制燃料、助燃空氣流量的大小來使?fàn)t內(nèi)的溫度、燃燒氣氛達(dá)到工藝要求。由于這種連續(xù)燃燒控制的方式往往受到燃料流量的調(diào)節(jié)和測(cè)量等環(huán)節(jié)的制約，所以目前大多數(shù)工業(yè)爐的控制效果不佳。隨著工業(yè)爐工業(yè)的迅猛發(fā)展，脈沖式燃燒控制技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，并在國內(nèi)外得到一定程度的應(yīng)用，取得了良好的使用效果。 　　目前高檔工業(yè)產(chǎn)品對(duì)爐內(nèi)溫度場(chǎng)的均勻性要求較高，對(duì)燃燒氣氛的穩(wěn)定可控性要求較高，使用傳統(tǒng)的連續(xù)燃燒控制無法實(shí)現(xiàn)。隨著寬斷面、大容量的工業(yè)爐的出現(xiàn)，必須采用脈沖燃燒控制技術(shù)才能控制爐內(nèi)溫度場(chǎng)的均勻性。 　　本系統(tǒng)主要采用脈沖燃燒系統(tǒng)。它是一種間斷燃燒的方式，使用脈寬調(diào)制技術(shù)，通過調(diào)節(jié)燃燒時(shí)間的占空比（通斷比）實(shí)現(xiàn)窯爐的溫度控制。燃燒狀態(tài)下的燃料流量可通過主燃料控制閥門在線調(diào)節(jié)，燃燒器一旦燃燒，就處于其設(shè)計(jì)的最佳燃燒狀態(tài)，保證燃燒器燃燒時(shí)的燃?xì)獬隹谒俣炔蛔?。控制系統(tǒng)使?fàn)t內(nèi)燃燒器交替燃燒，通過燃?xì)庠跔t內(nèi)的不斷攪拌，使?fàn)t內(nèi)溫度場(chǎng)均勻分布。當(dāng)需要升溫時(shí)，燃燒器燃燒時(shí)間加長，間斷時(shí)間減小;需要降溫時(shí)，燃燒器燃燒時(shí)間減小，間斷時(shí)間加長。并根據(jù)爐內(nèi)的設(shè)定溫度來控制燃燒時(shí)的燃料流量，當(dāng)設(shè)定溫度較低時(shí)，將主燃料控制閥門關(guān)小，當(dāng)設(shè)定溫度較高時(shí)，將主燃料控制閥門開大，避免爐內(nèi)處于低溫狀態(tài)時(shí)，燃?xì)馀c爐內(nèi)的溫度差過大，對(duì)爐內(nèi)制品造成的直接熱沖擊。 　　脈沖燃燒系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)為： 　　1） 系統(tǒng)簡單可靠，造價(jià)低。 　　2） 可提高爐內(nèi)溫度場(chǎng)的均勻性。 　　3） 傳熱效率高，大大降低能耗。 　　4） 燃燒器的負(fù)荷調(diào)節(jié)比大。 　　5） 無需在線調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)空燃比的精確控制。 　　與傳統(tǒng)的比例燃燒控制相比，脈沖燃燒控制系統(tǒng)中參與控制的儀表大大減少，僅有溫度傳感器、控制器和執(zhí)行器，省略了大量價(jià)格昂貴的流量、壓力檢測(cè)控制機(jī)構(gòu)。并且，由于只需兩位式開關(guān)控制，執(zhí)行器也由原來的氣動(dòng)（電動(dòng)）控制閥門變?yōu)殡姶砰y門，增加了系統(tǒng)的可靠性，大大降低了系統(tǒng)造價(jià)。 　　普通燒嘴的空燃比一般為1：4左右，當(dāng)燒嘴在滿負(fù)荷工作時(shí)，燃?xì)饬魉?、火焰形狀、熱效率均可達(dá)到最佳狀態(tài)，但當(dāng)燒嘴流量接近其最小流量時(shí)，熱負(fù)荷最小，燃?xì)饬魉俅蟠蠼档?，火焰形狀達(dá)不到要求，熱效率急劇下降，高速燒嘴工作在滿負(fù)荷流量50%以下時(shí)，上述各項(xiàng)指標(biāo)距設(shè)計(jì)要求就有了較大的差距。脈沖燃燒則不然，無論在何種情況下，燒嘴只有兩種工作狀態(tài)，一種是滿負(fù)荷工作，另一種是不工作，只是通過調(diào)整兩種狀態(tài)的時(shí)間比進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，所以采用脈沖燃燒可彌補(bǔ)燒嘴調(diào)節(jié)比低的缺陷，需要低溫控制時(shí)仍能保證燒嘴工作在最佳燃燒狀態(tài)。在使用高速燒嘴時(shí)，燃?xì)鈬姵鏊俣瓤欤怪車纬韶?fù)壓，將大量爐內(nèi)煙氣吸人主燃?xì)鈨?nèi)，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌?，延長了煙氣在爐內(nèi)的滯留時(shí)間，增加了煙氣與制品的接觸時(shí)間，從而提高了對(duì)流傳熱效率。 4 系統(tǒng)簡介 　　4.1系統(tǒng)構(gòu)成 　　系統(tǒng)拓?fù)鋱D見圖2 [align=center] 圖2 系統(tǒng)拓?fù)鋱D[/align] 　　本加熱爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)由基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)（L1）和過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（L2）共同構(gòu)成。 　　本系統(tǒng)一級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)由淬火爐電氣傳動(dòng)部分、回火爐電氣傳動(dòng)部分和淬火爐儀控部分、回火爐儀控部分四個(gè)控制站。 　　淬火爐電氣傳動(dòng)部分PLC為S7 315-2DP帶4個(gè)ET200M從站和3個(gè)PROFIBUS-DP卡的西門子變頻器MM440系列,實(shí)現(xiàn)輥道的順控，鋼管在入爐輥道上的定位控制，步進(jìn)梁控制的功能。 　　淬火爐傳動(dòng)系統(tǒng)采用變頻控制，變頻器是由西門子公司提供的MM440系列。3個(gè)帶PROFIBUS-DP卡的MM440系列變頻器控制3組輥道。 　　回火爐電氣傳動(dòng)部分PLC為S7 315-2DP帶3個(gè)ET200M從站和2個(gè)帶PROFIBUS-DP卡的西門子變頻器MM440系列,實(shí)現(xiàn)輥道的順控，鋼管在入爐輥道上的定位控制，步進(jìn)梁控制的功能。 　　回火爐傳動(dòng)系統(tǒng)采用變頻控制，變頻器是由西門子公司提供的MM440系列。2個(gè)帶PROFIBUS-DP卡的MM440系列變頻器控制2組輥道。 　　淬火爐儀控部分PLC主要由 S7 315-2DP及功能模板FM355C閉環(huán)控制模塊構(gòu)成，每套PLC及其相應(yīng)的PID模塊負(fù)責(zé)控制淬火爐的全部儀表，用來完成加熱爐工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)采集與過程控制。采用西門子FM355C閉環(huán)控制模塊控制加熱爐的工藝參數(shù)以達(dá)到加熱爐最佳燃燒的控制效果。 　　回火爐儀控部分PLC與淬火爐儀控部分PLC的構(gòu)成與功能基本上是一樣的。 　　在過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，淬火爐和回火爐各設(shè)置一臺(tái)計(jì)算機(jī)，對(duì)各自的加熱爐系統(tǒng)進(jìn)行硬件的組態(tài)與參數(shù)設(shè)置、通訊的定義、編寫、調(diào)試用戶程序及畫面的監(jiān)控與數(shù)據(jù)的紀(jì)錄，最終實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控和操作。 　　兩臺(tái)計(jì)算機(jī)為SIEMENS 工控機(jī)，配置為P4 2.0G，256M，并且?guī)в泄I(yè)以太網(wǎng)處理器CP1613。計(jì)算機(jī)借助于CP1613，通過工業(yè)以太網(wǎng)光纖交換機(jī)OSM，與PLC進(jìn)行通訊。工業(yè)以太網(wǎng)光纖交換機(jī)OSM，帶有兩個(gè)光纖接口和6個(gè)電氣接口。連接電纜采用多模纖維光纜，可用于強(qiáng)電磁干擾環(huán)境。冗余10M/100M 工業(yè)以太網(wǎng)大大提高了網(wǎng)絡(luò)性能，網(wǎng)絡(luò)配置和擴(kuò)展也十分簡單。用兩根光纜即可，而且是冗余配置，控制柜接線也很簡單。 　　4.2 編程和組態(tài)及功能模塊FM355C 　　（1） PLC編程軟件采用STEP7，STEP 7編程軟件在windows2000/XP 下運(yùn)行。STEP7編程語言提供了非常豐富的指令集，它使復(fù)雜功能的編程變得簡單快捷。 STEP7提供了結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法，以塊形式管理用戶編寫的程序和資料，可以通過調(diào)用語句將它們組成結(jié)構(gòu)化的用戶程序，增加了程序的可讀性和易維護(hù)性。系統(tǒng)為用戶提供了大量預(yù)先編制的功能塊，用戶可直接使用這些功能塊，從而大大縮短了編程時(shí)間。 　　標(biāo)準(zhǔn)軟件包的功能 　　標(biāo)準(zhǔn)軟件支持自動(dòng)任務(wù)創(chuàng)建過程的各個(gè)階段，如： 　　· 建立和管理項(xiàng)目 　　· 對(duì)硬件和通訊作組態(tài)和參數(shù)賦值 　　· 管理符號(hào) 　　· 創(chuàng)建程序，例如為S7可編程控制器創(chuàng)建程序 　　· 下載程序到可編程控制器 　　· 測(cè)試自動(dòng)化系統(tǒng) 　　· 診斷設(shè)備故障 　?。?）計(jì)算機(jī)上安裝的SCADA軟件為WinCC，操作系統(tǒng)為windows2000 。WinCC具有廣泛的應(yīng)用和極高的兼容性，提供成熟可靠的操作和高效的組態(tài)性能。 　　Wincc可用于自動(dòng)化領(lǐng)域中所有的操作員控制和監(jiān)控任務(wù)。Wincc可將生產(chǎn)過程中的狀態(tài)以圖像、文字、棒圖、曲線或報(bào)警形式清楚地表達(dá)出來。它同時(shí)能夠?qū)⑺l(fā)生的事件、過程數(shù)據(jù)記錄下來，供歷史數(shù)據(jù)查詢使用?？珊芊奖愕亟M態(tài)產(chǎn)生所需的報(bào)表格式，按時(shí)間或事件觸發(fā)打印。 　　Wincc在Windows環(huán)境下，通過OLE和ODBC很容易將其他控件集成到應(yīng)用軟件中。也可通過DDE方式與其他應(yīng)用程序進(jìn)行通信。在Wincc中，嵌套一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)c語言，在工程中，可隨意地完成任務(wù)。同時(shí)可訪問Wincc的API編程接口來達(dá)到某些特殊功能。Wincc的具有開放通信協(xié)議，支持多種PLC系統(tǒng)。 　?。?）FM355C是用于閉環(huán)控制任務(wù)的4 通道閉環(huán)控制模塊， 它有如下功能: 　　• 可用于溫度、壓力和流量控制 　　• 方便用戶的在線自優(yōu)化溫度控制 　　• 預(yù)編程的控制器結(jié)構(gòu) 　　• FM 355C 作為連續(xù)動(dòng)作控制器 　　• 4 個(gè)模擬輸出端用于控制執(zhí)行元件 　　• CPU 停機(jī)或故障后仍能連接運(yùn)行 　　FM 355C 控制器具有下列性能: 　　• 工廠預(yù)制的控制器結(jié)構(gòu)用于 固定設(shè)定點(diǎn)控制，串聯(lián)控制，比例控制，3 分 　　量控制;根據(jù)所選擇的控制器結(jié)構(gòu)，幾個(gè)控制器可結(jié)合到一個(gè)結(jié)構(gòu)中。 　　• 不同的操作方式 　　自動(dòng) 　　手動(dòng) 　　安全方式 　　跟隨方式 　　后備方式 　　• 2 種控制算法; 　　自優(yōu)化溫度控制算法 　　PID 算法 　　本系統(tǒng)應(yīng)用了模塊基本的功能，取得了較好的效果。 5 控制軟件的設(shè)計(jì) 　　本系統(tǒng)的控制方式有以下幾種： 　　1）手動(dòng)方式：用于設(shè)備調(diào)試、檢修時(shí)的操作。 　　2）半自動(dòng)方式：用于在手動(dòng)方式下對(duì)單體設(shè)備的自動(dòng)控制。 　　3）自動(dòng)方式：用于對(duì)所有設(shè)備的自動(dòng)控制。 　　控制軟件設(shè)計(jì)主要有以下幾部分： 　　● 輥道控制 　　● 步進(jìn)梁控制 　　● 爐溫控制 　　● 爐壓控制 　　● 煤氣總管壓力控制 　　● 空氣總管壓力控制 　　● 熱風(fēng)溫度控制 　　● 緊急停爐保護(hù) 　　其中主要的是步進(jìn)梁的控制和爐溫控制及緊急停爐保護(hù)，下面主要說一 　　下步進(jìn)梁控制、爐溫控制、緊急停爐保護(hù)的控制思想。 　　5.1步進(jìn)梁控制 　　步進(jìn)梁的動(dòng)作方式有周期方式和踏步方式，周期方式用于運(yùn)送鋼管向前移動(dòng)，而踏步方式用于等待出鋼。 　　步進(jìn)梁的周期方式： 　　活動(dòng)梁上升180mm，前進(jìn)145mm，下降180mm，后退145mm，鋼管前進(jìn)一個(gè)齒距。 　　其運(yùn)行軌跡如下： [align=center] 圖3 步進(jìn)梁動(dòng)作軌跡圖[/align] 　　其運(yùn)行速度如下圖所示： [align=center] 圖4 步進(jìn)梁運(yùn)行速度圖[/align] 　　在步進(jìn)梁接近固定梁面時(shí)，放慢步進(jìn)梁的上升速度，以使步進(jìn)梁輕接觸固定梁上的鋼管，同樣下降時(shí)也是如此。 　　步進(jìn)梁的控制系統(tǒng)如圖 [align=center] 圖5 步進(jìn)梁控制原理圖[/align] 　　步進(jìn)梁踏步方式： 　　活動(dòng)梁上升180mm，后退45mm，下降180mm，前進(jìn)45mm 　　鋼管在固定梁原齒槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。運(yùn)行軌跡如下圖所示： [align=center] 圖6 步進(jìn)梁踏步軌跡圖[/align] 　　5.2 爐溫控制 　　● 爐子溫區(qū)劃分 　　淬火爐共8個(gè)控溫區(qū)。加熱段沿爐寬分四個(gè)區(qū)，即加熱1、加熱2、加熱3、加熱4、。保溫段沿爐寬也分4個(gè)區(qū)，即保溫1、保溫2、保溫3和保溫4。 　　回火爐共10個(gè)控溫區(qū)。加熱段沿爐寬分二個(gè)區(qū)，加熱1為中間段，加熱2為左右兩段組成。均溫段沿爐寬分4個(gè)區(qū)，即均溫1、均溫2、均溫3、均溫4。保溫段沿爐寬也分4個(gè)區(qū)，即保溫1、保溫2、保溫3和保溫4。 　　以上每個(gè)區(qū)均為獨(dú)立控溫。 　　● 各區(qū)爐溫的設(shè)定方式 　　各區(qū)的溫度有二種設(shè)定方式： 　　手動(dòng)設(shè)定方式： 　　即在工控機(jī)上手動(dòng)改變各區(qū)溫度設(shè)定值對(duì)爐溫進(jìn)行設(shè)定。 　　程序設(shè)定方式： 　　對(duì)于不同規(guī)格及材質(zhì)的鋼管，按工藝要求對(duì)應(yīng)不同的設(shè)定溫度，操作者可予先將不同規(guī)格和材質(zhì)的鋼管的爐溫設(shè)定值以數(shù)據(jù)庫形式保存在PLC內(nèi)，并在工控機(jī)CRT的鋼管選擇界面上，可按需要，通過“一觸式”軟按鍵對(duì)各區(qū)爐溫進(jìn)行批量設(shè)定。 　　● 各區(qū)溫度的調(diào)節(jié)方式 　　采用PID調(diào)節(jié)方式，其過程是由熱電偶檢測(cè)來的實(shí)際爐溫傳給FM355 PID模塊，并與該區(qū)設(shè)定值進(jìn)行比較，由該模塊實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算并輸出4～20mA信號(hào)，并將此信號(hào)傳輸至Krom公司的連續(xù)控制或脈沖控制器的輸入端，再去控制燃燒系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫度控制。 　　其體控制過程如下： 　　對(duì)于淬火爐加熱1、加熱2、加熱3、加熱4四個(gè)溫區(qū)，是采用德國Krom公司的比例燃燒連續(xù)控制系統(tǒng)，溫度模塊的PID輸出4～20mA信號(hào)控制系統(tǒng)的空氣電磁蝶閥。空氣電磁蝶閥開度發(fā)生變化，通過空/燃比例調(diào)節(jié)閥使燒嘴前煤氣壓力發(fā)生變化，從而使供熱發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)爐溫的自動(dòng)控制。見圖7 圖7 連續(xù)燃燒控制原理圖 　　對(duì)于淬火爐的保溫1、保溫2、保溫3、保溫4四個(gè)區(qū)和回火爐的各區(qū)而言，是采用德國Krom公司的脈沖燃燒控制系統(tǒng)，脈沖控制器MPT-700，接受PID模塊的PID輸出信號(hào)并將該信號(hào)變成具有脈沖調(diào)寬時(shí)序信號(hào)去控制脈沖燒嘴的開關(guān)時(shí)序及開關(guān)時(shí)間比例，從而達(dá)到調(diào)節(jié)空氣、煤氣的流量，達(dá)到控制爐溫的目的。 　　為保證爐溫均勻度±5℃和沿鋼管全長溫度均勻性小于10℃要求，淬火爐的保溫段及回火爐均采用脈沖燃燒控制，在脈沖燃燒控制中，燒嘴只工作在開或關(guān)兩種狀態(tài)下，根據(jù)對(duì)燒嘴的功率、混合比、噴出速度等要求，將燒嘴一次性調(diào)至最佳工作狀態(tài)，我們采用的是Krom公司的調(diào)溫?zé)?，這樣對(duì)于提高燃燒效率，降低排放物污染程度都有明顯效果。 　　其控制系統(tǒng)示意圖見圖 8 [align=center] 圖8 脈沖燃燒控制原理圖[/align] 　　5.3 緊急停爐保護(hù)和連鎖 　　（1）自動(dòng)停爐 　　當(dāng)發(fā)生以下情況時(shí)應(yīng)自動(dòng)停爐： 　　● 車間煤氣總管壓力超低限; 　　● 熱風(fēng)壓力超低限; 　　● 冷卻水壓力超低限或斷水; 　　● 助燃風(fēng)機(jī)故障停轉(zhuǎn); 　　● 停電。 　　自動(dòng)停爐過程：總管煤氣緊急切斷→氮?dú)獯祾吖艿馈艿纼?nèi)煤氣放散。 　　（2）緊急手動(dòng)停爐 　　它用于控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障等特殊情況。 　　該系統(tǒng)為獨(dú)立于PLC控制的聯(lián)鎖系統(tǒng)，由操作者按急停按鈕完成停爐。 　　停爐過程仍具有下面聯(lián)鎖功能： 　　總管煤氣緊急切斷→氮?dú)獯祾吖艿馈艿纼?nèi)煤氣放散。 6 結(jié)束語 　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，達(dá)到了加熱爐生產(chǎn)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、節(jié)能、無公害以及生產(chǎn)操作自動(dòng)化的工藝要求?，F(xiàn)在該系統(tǒng)自投運(yùn)以來，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作簡便，深受現(xiàn)場(chǎng)工作人員的歡迎，達(dá)到了比較好的預(yù)期效果。 參考文獻(xiàn) 　　[1] 陳南岳.現(xiàn)代加熱爐過程控制技術(shù)及其數(shù)學(xué)模型《冶金自動(dòng)化》1995.5 　　[2] 胡仁安 鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化上的新技術(shù)《冶金自動(dòng)化》2001.2 　　[3] 西門子STEP 7編程手冊(cè) 《西門子（中國）有限公司》 2003.3 　　[4] 西門子工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)及現(xiàn)場(chǎng)總線手冊(cè)《西門子（中國）有限公司》2002.2