濰坊鋼鐵集團(tuán)公司位于齊魯大地的風(fēng)箏之都濰坊市，是一家國有大型鋼鐵集團(tuán)公司。隨著鋼鐵產(chǎn)量日益增加，該公司投資數(shù)億元新建160萬噸焦化廠。經(jīng)過認(rèn)真的考察精心的篩選，濰坊鋼鐵集團(tuán)煤氣凈化、焦?fàn)t、鼓風(fēng)機(jī)三套裝置全部采用浙大中自公司的SunyTDCS9200集散控制系統(tǒng)作為控制裝置。 1、工藝簡介 焦碳主要加工方法是高溫?zé)捊梗?50——-1050℃）和回收化學(xué)產(chǎn)品。產(chǎn)品焦碳可作高爐冶煉的燃料，也可用于鑄造、有色金屬冶煉、制造水煤氣；可用于制造生產(chǎn)合成氨的發(fā)生爐煤氣，也可用來制造電石，以獲得有機(jī)合成工業(yè)的原料。在煉焦過程中產(chǎn)生的化學(xué)產(chǎn)品經(jīng)過回收、加工提取焦油、氨、萘、硫化氫、粗苯等產(chǎn)品，并獲得凈焦?fàn)t煤氣、煤焦油、粗苯精制加工和深度加工后，可以制取苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳等，這些產(chǎn)品廣泛用于化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、耐火材料工業(yè)和國防工業(yè)。凈焦?fàn)t煤氣可供民用和做工業(yè)燃料。煤氣中的氨可用來制造硫酸氨、濃氨水、無水氨等。 焦化廠一般由備煤車間、煉焦車間、回收車間、焦油加工車間、苯加工車間、脫硫車間和廢水處理車間組成。根據(jù)焦?fàn)t本體和鼓冷系統(tǒng)流程,從焦?fàn)t出來的荒煤氣進(jìn)入之前,已被大量冷凝成液體,同時,煤氣中夾帶的煤塵,焦粉也被捕集下來,煤氣中的水溶性的成分也溶入氨水中。焦油、氨水以及粉塵和焦油渣一起流入機(jī)械化焦油氨水分離池。分離后氨水循環(huán)使用,焦油送去集中加工,焦油渣可回配到煤料中煉焦煤氣進(jìn)入初冷器被直接冷卻或間接冷卻至常溫,此時,殘留在煤氣中的水分和焦油被進(jìn)一步除去。出初冷器后的煤氣經(jīng)機(jī)械捕焦油使懸浮在煤氣中的焦油霧通過機(jī)械的方法除去,然后進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)被升壓至19600帕左右。為了不影響以后的煤氣精制的操作,例如硫銨帶色、脫硫液老化等,使煤氣通過電捕焦油器除去殘余的焦油霧。為了防止萘在溫度低時從煤氣中結(jié)晶析出,煤氣進(jìn)入脫硫塔前設(shè)洗萘塔用于洗油吸收萘。在脫硫塔內(nèi)用脫硫劑吸收煤氣中的硫化氫,與此同時,煤氣中的氰化氫也被吸收了。煤氣中的氨則在吸氨塔內(nèi)被水或水溶液吸收產(chǎn)生液氨或硫銨。煤氣經(jīng)過吸氨塔時,由于硫酸吸收氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng),煤氣的溫度升高,為不影響粗苯回收的操作,煤氣經(jīng)終冷塔降溫后進(jìn)入洗苯塔內(nèi),用洗油吸收煤氣中的苯、甲苯、二甲苯以及環(huán)戊二烯等低沸點(diǎn)的炭化氫化合物和苯乙烯、萘古馬隆等高沸點(diǎn)的物質(zhì),與次同時,有機(jī)硫化物也被除去了。 煉焦煤在炭化室經(jīng)過干燥脫水、軟化熔融、半焦化和半焦收縮成焦等階段。在200℃以前，煤表面的水分、吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等析出。隨著進(jìn)入軟化熔融階段，在此階段中，煤大分子側(cè)鏈斷裂和分解，產(chǎn)生熱解產(chǎn)物，在半焦形成和開始縮聚之前，熱解產(chǎn)生的蒸汽和煤氣，主要含有甲烷、一氧化碳、化合水及焦油蒸汽等。溫度繼續(xù)升高，析出的氣體中氫和苯蒸汽的含量增加。在半焦至焦碳階段中，隨著焦質(zhì)致密、縮聚，氫大量的產(chǎn)生。在炭化室煉焦的特定條件下，上述初次分解的產(chǎn)物，通過赤熱的半焦及焦碳層到達(dá)爐墻邊，然后沿著高溫的爐墻與焦碳之間的空隙到達(dá)爐頂空間。在此過程中，初次分解的產(chǎn)物經(jīng)受高溫作用又進(jìn)一步分解。 因此，煤在炭化室內(nèi)受熱是不均勻的，各種生產(chǎn)物都有可能經(jīng)受二次二解。此外，各炭化室裝入的煤的質(zhì)量、結(jié)焦周期、以及加熱制度等都是變化的。煉焦時可以產(chǎn)生數(shù)百中化合物。 2、系統(tǒng)的組成 本SunyTDCS9200控制系統(tǒng)有3臺現(xiàn)場控制站，6臺操作站，控制站分別為：鼓風(fēng)機(jī)控制站、焦?fàn)t控制站、煤氣凈化控制站。鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)配有1臺操作站，焦?fàn)t系統(tǒng)配有2臺操作站，煤氣凈化系統(tǒng)配有3臺操作站?，F(xiàn)場控制站采用控制模板、電源、通訊1：1冗余配置，保證系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行?？刂普綢O數(shù)量比實(shí)際的IO數(shù)量多20%的裕量配置。 在現(xiàn)場控制站都設(shè)有UPS電源，保證意外停電導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失。在每各操作控制站都有一臺針孔打印機(jī)，可以打印各種生產(chǎn)報表，三個控制站之間通過光纜實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。整個控制系統(tǒng)圖如下圖。 三套系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)相互監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)報表報警數(shù)據(jù)同步檢測。 [align=center]I/O清單及系統(tǒng)配置 [/align] 3、人機(jī)界面 隨著對工業(yè)自動化的要求越來越高，以及大量控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置之間的通訊的需要，“監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”越來越受到用戶的重視，從而導(dǎo)致組態(tài)軟件的大量使用。浙大中自公司的SunyTech人機(jī)交互界面，該軟件界面友好，全中文系統(tǒng)可用于電力、制冷、化工、機(jī)械制造、交通管理等多種工程領(lǐng)域。無論您的應(yīng)用場合如何，您都可以使用SunyTech構(gòu)造有效的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 　　 SunyTech是運(yùn)行在Windows 2000/NT上的一種組態(tài)軟件。使用SunyTech，用戶可以方便地構(gòu)造適應(yīng)自己需要的“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”，在任何需要的時候把生產(chǎn)現(xiàn)場的信息實(shí)時地傳送到控制室，保證信息在全廠范圍內(nèi)的暢通。 　　 SunyTech的網(wǎng)絡(luò)功能使企業(yè)的基層和其它部門建立起聯(lián)系，現(xiàn)場操作人員和工廠管理人員都可以看到各種數(shù)據(jù)。管理人員不需要深入生產(chǎn)現(xiàn)場，就可以獲得實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)，優(yōu)化控制現(xiàn)場作業(yè)，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。 　 SunyTech易于學(xué)習(xí)和使用，擁有豐富的工具箱、圖庫和操作向?qū)?，既可以?jié)省您的大量時間，又能提高系統(tǒng)性能。 　　 使用SunyTech，您可以： 　　√ 使用清晰準(zhǔn)確的畫面描述工業(yè)控制現(xiàn)場 　　√ 使用圖形化的控制按鈕實(shí)現(xiàn)單任務(wù)和多任務(wù) 　　√ 設(shè)計復(fù)雜的動畫顯示現(xiàn)場的操作狀態(tài)和數(shù)據(jù) 　　√ 顯示生產(chǎn)過程的文字信息和圖形信息 　　√ 為任何現(xiàn)場畫面指定鍵盤命令 　　√ 監(jiān)控和記錄所有報警信息 　　√ 顯示實(shí)時趨勢曲線和歷史趨勢曲線 　　√ 使用多樣而靈活的方式查詢歷史數(shù)據(jù) 　　√ 時間驅(qū)動和事件驅(qū)動的報表的打印 　　√ 設(shè)計多級安全控制和訪問權(quán)限 在煤氣凈化控制系統(tǒng)中，將每個工段分開，而且每個工段的都有自己的AI數(shù)據(jù)報表、報警、歷史趨勢、實(shí)時趨勢、參數(shù)一覽。極其方便用戶的操作和查閱，見下三副流程圖。 [align=center] 工段分類界面[/align] [align=center] 油庫工段[/align] [align=center] 冷凝電捕工段[/align] 4、控制算法： SunyIEC是中自公司自行設(shè)計的工業(yè)控制應(yīng)用軟件平臺的控制組態(tài)軟件，是編寫控制算法的編輯器平臺。實(shí)現(xiàn)了IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)中的5種控制語言（FBD、LD、SFC、ST、IL），用戶可以用這5種的一種或多種構(gòu)建自己的控制算法。常用的FBD中的PID控制的含義是：　　 由于焦?fàn)t中的變量震蕩大，單PID模塊控制效果不佳，在本控制算法中在用2種PID參數(shù)，即偏差大時采用一組PID參數(shù)，偏差小時自動切換到另一組PID參數(shù)。實(shí)踐證明該方案控制的效果良好。IEC算法見下圖： 5、應(yīng)用情況： 濰坊鋼鐵焦化廠于05年6月10日順利出焦，經(jīng)過數(shù)周的觀察，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，控制效果良好，數(shù)據(jù)共享，減輕了工人的勞動梁，大大提高了工作效率。