[过程控制] PLC 在焦炉压力控制系统中的应用

PLC 在焦炉压力控制系统中的应用
1 引言
可编程控制器（PLC）在工业控制领域的应用越来越广泛，应用PLC 不仅能实现复杂的逻辑控制，而且还能完成各种闭环控制，其可靠性高、抗干扰能力强、维护量小、能方便地与计算机联网通信等特点得到了广泛的青睐，对于提高企业自动化水平、降低能源消耗、减少污染发挥了重要的作用。下面以西门子S7 系列PLC 在山西临汾焦化厂焦炉集气系统中的应用为例，加以说明。介绍西门子PLC 在焦炉压力控制系统中的应用，着重阐述应用PLC 闭环控制模板FM455/33 与CPU 运算功能完成以常规PID 控制为基础的集气管压力协调控制。针对系统中压力对象之间严重耦合、互相干扰的特点，采用模糊控制、多层规则控制思想，实现压力系统设定值控制（SCC）。
2 设计方案
焦炉压力控制系统是焦炉自动控制系统的重要组成部分，控制目的在于保证各焦炉煤气压力的相对稳定，根据炉型与炉况的不同，一般要求集气管压力稳定在80～100Pa 范围内。
本系统有两套焦炉系统，一焦系统炉型为小58型，孔数为30*2，年产焦炭20 万吨，煤气发生量10 000m3h；二焦系统炉型为JN43-80II型，孔数33*2，年产焦炭43 万吨，煤气发生量为21 000m3h。如图1所示，焦炉集气系统工艺过程为：从炭化室溢出的850
℃左右的荒煤气在桥管处经循环氨水喷洒冷却至80~85℃左右，通过吸力管道引入气液分离器，煤气由气液分离器上方导出后，进入立管式初冷器，从初冷器出来的煤气由煤气鼓风机加压后通过压力管道将大部分送往下道工序，当煤气量过小时风机出口的煤气引一部分通过回流管引入初冷器前。从图1 中可看出，两座焦炉的集气管并联成一根总管进入气液分离器，这样势必造成集气管之间的压力耦合，对其中任一对象的调节都将影响到另一对象，进而影响整个管路系统的稳定，因此，对该系统压力的调节十分困难。
3 工作原理
系统集气压力控制系统如图2所示，系统由3 个闭环控制回路组成：1#集气管压力控制回路、2#集气管压力控制回路及风机吸力控制回路。1#、2#集气管压力控制回路用以调节集气管本身阀门的开度，风机吸力和煤气放散控制回路调节整个吸力管道的压力，集气管压力由集气管压力调节阀门开度及管道系统压力共同决定。
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