高炉电气自动控制系统设计实现

俞浩

摘 要：由于电气自动控制系统的应用能够提高工作效率与生产质量，减少成本支出，因而越来越受到人们的高度重视。首先阐述了高炉电气自动控制系统的设计思路，分析了高炉生产工艺及控制系统，然后结合高炉生产的实际情况，讨论了炉电气自动控制系统设计的实现，希望对相关研究领域提供帮助。

关键词：高炉；自动控制；系统设计；控制系统

中图分类号：TM571 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.10.076

随着科学技术的快速发展，现代电子信息技术逐步在高炉生产中得到了应用。钢铁高炉作业具有较高的要求，需要连续作业，因而急需对电气自动控制系统进行优化，以更好地监控设备操作及运行情况。高炉电气自动控制系统的实现对提高生产工艺水平、确保设备系统高效运行及提升生产效率等具有重要意义，因而，加强对高炉电气自动控制系统的设计研究十分必要。

1 高炉电气自动控制系统设计思路

在高炉日常作业中，电气自动控制系统的设计与控制方式具有科学性，通常会应用较为开放的结构。对于高炉电气自动控制系统而言，其基本的设计思路就是高性能与低成本，从而提高生产效率，节约能源，促进企业发展。通过分析我们可以知道，高炉电气自控控制系统的最大优点是具有分散性，主要表现为网络分支体系的构建，各个分支凭借网络与主站相连接，在减少电缆数量的同时，也利于日常维护，从而能够降低成本的支出。

高炉电气自控控制系统具有一定复杂性，是由多个系统和构件组合而成，在以往的系统设计中，会呈现出多个较为独立的系统，这样不利于一体化的实现，无形当中增加了系统操作与控制的难度。但是随着科学技术的发展，当前在电气自动控制系统中，经常会采用PLC系统。由于PLC是一个基础性的控制站，因而能够对现场的工艺与多种操作流程进行有效控制。与此同时，还能够实现人机对话，进行实时监控，精准记录各种仪器仪表中的参数。高炉电气自控控制系统能够实现全自动运行，正常情况下，上位机处于备用状态，在设计过程中，需要充分考虑上位机的手动与自动操作情况，从而为各种机械设备的安全运行起到良好的保障作用。简而言之，在对高炉电气自动控制系统进行设计时，要遵循“实用、安全和简洁”的原则，在整体结构上可满足生产的工艺与质量要求。

2 高炉生产工艺及控制系统

通常，高炉生产系统主要由主体工艺与辅助工艺系统所构成。高炉生产的主体工艺主要包括了高炉矿、上料、焦槽、炉

顶高炉本体、煤气除尘、热风炉和制备等。而空压站、鼓风站污水处理系统等属于高炉生产的辅助系统。本钢铁工程主要是把矿焦槽系统作为起始，一直到煤气和炉渣的处理结束，主要生产工艺流程如图1所示。

高炉生产的主体系统主要是由电气、计算机和仪表这三点来实现一体化控制，实现监视、集中控制和操作等功能。对于辅助系统，主要根据实际工作中控制的难易程度来定，通常会应用PLC 或者继电器来对系统进行监视与操作控制。

3 高炉电气自动控制系统的设计与实现

高炉生产中的基本要求是连续作业，在现代化工艺生产中，要想实现连续作业，离不开自动化系统的支持，下面就对高炉电气自控化系统的设计与实现进行分析。

图1 生产工艺流程图

3.1 自动化系统的基础配置

PLC 是高炉电气自动控制系统中的一个基础性配置，具有为整个系统提供服务的功能，同时能够对各种机械设备的运行过程进行控制，并详细记录机械设备的运行情况。高炉电气自动控制系统以网络结构为主，用以太网络对上机位进行连接。由于需要传输的数据量较多，因而以太网需要满足上机位之间数据传输的基本要求。在PLC和远程站点之间进行连接时，需要使用现场总线，从而为实时数据的传输提供可靠的保障。对于普通的钢铁企业，一般需要6台左右的机械设备来满足日常生产需求，其中主要有炉顶、热风机布袋等，多种设备仪器可以相互备用。为了使高炉电气自动控制系统的性能最优化，要对控制系统中所需要的软硬件都要提出较高要求。PLC需要由成本低、功效高的模块组成，需要配置不锈钢的计算机造作台，并要确保编程软件系统是最新版本。

3.2 煤气净化控制系统

为了促进高炉生产中的各种机械设备的高效运行，需要对高炉煤气设备进行定期除尘处理，因而需要逐步提高煤气净化

能力，确保煤气运输质量。在设计煤气设备的净化控制系统时，需要通过重力进程，然后进入布袋下部。布袋能够分离煤气中含有的灰尘，经过过滤处理，确保提供的煤气是完全经过净化处理的。当除尘过滤以后，很多灰尘只截留在了布袋中，因而，除尘处理以后，需要打开除尘设备的灰阀对灰尘进行处理。高炉电气自动控制系统需要包含反吹与卸灰这两个具有不同性质的控制流程，并要满足单独和自动控制的需求。为了方便日常的工作操作，可以将煤气净化控制系统设置成手工卸灰和定时卸灰两种形式。

3.3 热风炉控制系统

热风炉是高炉生产中的重要组成部分，热风炉具有的主要功能就是燃烧，并加热冷风。当热风进入高炉后，热风炉与高炉之间的热能不断进行交换，但是在这个过程中，高炉设备的运行需要连续不断的热风，因而，常规情况下，热风炉的数量要不少于3 d才能够满足高炉的生产需求。在实际生产过程中，热风炉主要有手动、自动和半自动三种操作方式，而站在热风炉角度来分析，其主要有送风、燃烧和焖炉三种形式。送风指的是对高炉冲压，燃烧就是对高炉进行减压，而焖炉则是使高炉生产处于一个较为平衡的状态，而且这三种形式之间能够进行转化，并在编程软件的支持下对其进行控制。

3.4 自控系统监控技术

高炉电气自动控制系统可对各个自控化的操作情况进行监控，因而需要另外设计一个监控系统，观察作业过程中的现象，记录产生的数据记录，进而对各种设备的运行情况进行实时掌控。在动控制系统中，工艺画面设计是关键性内容，只有保证该模块的内容设计合理，才可以实现在线实时监控，详细地掌握各个设备的运行情况，以便及时发现问题，并能够在第一时间内采取控制措施，有效处理各种问题，并优化监控系统，实现高效控制，保证多种数据可以相互共享，提高设备系统运行的稳定性，降低设备运行故障，从而提高生产效率，促进企业经营目标的实现。

4 结束语

科学技术日新月异，在各行各业的生产运作中，人们都认识到了信息自动化的重要性。电气自动控制系统也正在从单一功能向集成化方向发展。高炉生产中实现电气自动控制系统设计具有重要意义，因而我们要对电气自动控制系统设计给予高度重视，加强研究，结合本企业的实际发展情况，对电气自动控制系统进行优化设计，确保高炉生产中各种设备系统的平稳运行，促进企业的可持续发展。

参考文献

[1]沈胜利，张丽然.钢铁高炉电气自动控制系统设计与分析[J].机电信息，2012，02（15）：12-13.

[2]范超，孟庆昊.浅析电气自动控制系统的功能[J].科技创新与应用，2014，06（08）：21-22.

[3]吴长胜，李红艳，徐坚.高炉工程自动控制系统设计[D].冶金自动化，2012，05（25）：23-24.

〔编辑：王霞〕