烧结机自动化系统方案

60m2烧结机自动化系统方案说明

一、前言

烧结生产过程是在铁矿粉中加入一定比例的溶剂和燃料，经混合后，在一定的温度下烧结成高炉需要的原料。主要工艺包括上料、配料、混合、烧结、冷却、整粒等过程。另外还有抽风机系统、水处理系统、环境除尘系统和余热利用系统等。

二、客户需求

武安兴华钢铁集团有限公司要建造一座60m2烧结机系统。考虑到烧结过程是一个连续性的生产过程，环节多、控制对象较复杂、纯滞后时间长、且受干扰因素多，所以必需对生产过程进行自动控制。

三、设计依据

1.业主提供的工艺等资料。

2.《工业企业通用设计规范》（GBT42-81）。

3.《民用工业建筑电气设计规范》（GJT16-92）。

四、设计范围

烧结机系统的自动化项目包括：（1）原料上料和配料系统的电气、仪表和计算机系统；（2）混合料系统的电气、仪表和计算机系统；（3）烧结系统的电气、仪表和计算机系统；（4）冷却、整粒系统的电气、仪表和计算机系统。

另外还有抽风机系统、水处理系统、工艺除尘系统、环境除尘系统和余热利用系统等系统的电气、仪表、计算机系统和高低压供配电系统。

五、设计原则

我们经过认真研究和分析，在烧结机自动化系统中，基本方案是：采用PLC计算机自动化控制系统。

自动化控制系统的设计将以先进﹑可靠﹑实用为原则，并根据冶金设备的特点及用户所提工艺要求，采用PLC计算机自动化控制系统,并充分利用PLC系统的优势，减少故障率，发挥设备的最大效率。

六、设备选型说明

自控系统设备和仪表系统设备的选型及设备安装水平将按照高精度﹑高可靠性的原则，一般检测设备选用国内一流设备，特殊检测选用国外引进设备。

➢低压配电柜和MCC柜采用GGD型。

➢高压柜采用KYN28型。

➢抽风机2400KW电机的启动采用“湖北追日”的液阻启动器和液阻启动星角柜。

➢低压电器以国内一流的电器为主，或者根据用户的要求进行选型。推荐正泰和德力西。

➢变频器采用“艾默生”或者“安川”等变频器或者根据业主的要求进行选择。变频器与PLC系统的连接推荐采用点对点的方式。

➢55KW以上的低压电机采用软起动方式，并设置旁通接触器，在软起动器故障时使用。软起动器采用天传产品。

➢仪表以鞍山自控仪表和承德中威系列为主。

➢皮带称采用电子皮带秤。（电子皮带秤的料量信号4-20mA进入PLC系统，由PLC系统进行自动调节控制。）

➢基础自动化级系统的选型：基础自动化级系统采用西门子S7-300PLC自动化平台作为主控制器，编程软件采用STEP7软件。

➢上位计算机采用研华工控计算机和北京亚控公司的“组态王”监控软件，该监控软件是真正的中国货，功能比较丰富，性能良好，价格适中，在国内的使用越来越广泛。组态王软件到2004年为止，装机量近20000套。

➢工程自动化控制共设两级：过程控制级和基础控制级。

过程控制级主要通过上位监控机的工程师站完成烧结机系统生产过程的监控和计量等功能，实现包括原料、配料、混合、烧结、冷却、整粒等工序的过程控制。（也可以根据要求，将过程数据采集到服务器中，该数据服务器提供和全厂生产制造系统的数据接口。）

基础控制级主要通过PLC和上位监控机的操作员站完成烧结机系统生产过程的数据采集﹑运算以及各种控制和操作。

➢PLC系统开关量的输入和输出信号与电气系统的连接采用继电器进行隔离。这主要是考虑到冶金电气设备的特点和PLC系统的特点，即：PLC系统开关量模块基本上采用的是DC24V的模块，如果不进行隔离，AC220V的强电信号有可能进入PLC系统，造成开关量模块的损坏，导致计算机系统瘫痪。采用继电器进行隔离会

使PLC系统更加可靠和稳定。

➢PLC系统模拟量的输入信号与仪表系统的连接采用配电器或者隔离器进行隔离。会使PLC系统更加可靠和稳定,这样可以充分利用PLC系统的优势，减少故障率，发挥设备的最大效率。

七、系统方案和配置：（见附图）

●供配电系统方案和配置

高压部分：采用双回路供电，中间设置联络开关柜。采用双回路供电是因为考虑到烧结机系统在生产中，如果发生意外的停顿，生产将会有比较大的损失，同时也会造成设备装置的损坏。因此供配电系统、电力设备和控制系统必须可靠。

低压部分：（1）低压配电室（含烧结系统的供配电系统）。（2）混合料系统的供配电系统（含水泵房）。（3）燃料与溶剂系统和配料系统的供配电系统。采用双回路供电，中间不设置联络开关柜。

●低压配电室（见附图1）

⏹燃料与溶剂系统和配料系统的供配电系统采用双回路供电。（见附图2）

（混合料系统的供配电见附图3）

⏹冷却和整粒系统的供配电系统采用双回路供电。（见附图4）

◆计算机系统方案和配置

⏹方案：根据烧结机系统工艺特点，采用西门子S7-300 PLC为主控制器。

（1）燃料和溶剂系统、配料系统为一套PLC系统；

（2）混合料系统为一套PLC系统；

（3）烧结机系统为一套PLC系统；

（4）冷却、整粒和成品部分为一套PLC系统；

PLC系统完成数据采集及控制任务，并与上位监控计算机进行数据交换。各PLC 之间以及PLC和上位计算机之间通过以太网（光缆）连接，进行数据交换。

采用分区域设立各自的PLC系统，其系统结构为集散式系统结构，以集中管理、分散控制为原则，为每一具体的工艺控制任务提供一个可靠的解决方案，其优点是系统结构层次清楚、简单、任务分工明确，局部任何系统的失效不会扩展到其它层，也不会影响整个系统的正常工作，从而保证了整个系统能够长期高效运行。

（方案：S7-300 PLC西门子计算机系统配置图）

⏹一般在在烧结主控室配置2台操作员站（HMI）和打印机用于监视系统的运行状况和工艺参数的设定并可实现实时显示、操作、报警画面、趋势画面（包括实时趋势和历史趋势）和累计以及报表打印等功能。

八、设计制图的基本方法和要求：

1、在电气传动控制和仪表检测控制方面，根据烧结机生产工艺系统的基本情况，主要是按照生产工艺的流程顺序，我们将燃料破碎系统、溶剂破碎系统、配料系统、混料系统、烧结机系统、冷却整粒系统、铺底料系统、机头除尘系统、机尾除尘系统、风机系统、水系统等分别列为：A系统、B系统、C系统、D系统、E系统、F系统、G系统、H系统、I系统、J系统、K系统等，进行分别设计。

2、PLC计算机系统将燃料溶剂破碎系统、配料系统、混料系统、烧结机系统、冷却整粒系统、机头除尘系统、机尾除尘系统、风机系统、水系统等分别列为：PC1、PC2、PC

3、PC

4、PC

5、PC

6、PC

7、PC

8、PC9，并分别进行设计。

3、设计图纸的绘制将采用现在比较流行的方式：标“线号”的方式或者“点端子”的方式。

九、烧结机计算机自动化控制系统其控制范围和基本功能：

基本功能：

●该控制系统具有：手动、半自动和自动等三种控制方式。（1）手动是纯手动方式，也叫机旁控制（此功能属于常规电气控制的范围）。在机旁操作箱上一般设