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[摘要]PLC（Programmable Logic Controller）可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各種类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。
[关键词]PLC 热风炉 应用
中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）07-0220-01
上世纪60年代末，美国通用汽车公司为了汽车工业发展的需要，提出需要这样一种控制设备，即（1）它的继电控制系统设计周期短，更加容易，接线简单，成本低。（2）它能把计算机的许多功能和继电控制系统结合起来，但编程又比计算机简单易学，操作方便。（3）系统通用性强。1969年美国DEC公司研制出第一台可编程控制器，实现了上述的控制功能，但实际上只能进行逻辑运算，故称为“可编程逻辑控制器”。20世纪80年代，由于计算机和微电子技术的迅猛发展，使得PLC功能日益增强，可进行模拟量控制、位置控制和PID控制等。所以现在的PLC 的功能已远远超出逻辑控制的功能，故称为“可编程控制器”，简称PC，但为了不和个人计算机混淆，故仍习惯用PLC作为可编程控制器的缩写。
目前PLC的生产厂家很多，较出名的有三菱、西门子、欧姆龙、松下等，产品结构也各不相同，但其基本组成部分大致相同。
1.工艺概述
钢厂炼铁系统共设3座旋切顶燃式热风炉，燃烧方式是中冶京诚公司的国家级专利。采用节能的助燃空气及煤气双预热技术，以尽量节约能源、提高热风炉送风温度。烧炉采用低热值高炉煤气（该钢厂没有焦化工序，因此无焦炉煤气），工作制采用“单炉送风，两烧一送”。当一座热风炉出现故障等情况时，也可实现“单烧单送”。
2.系统配置
2.1 热风炉自动化系统组成
热风炉自动化系统由1套PLC、2台互为备用的HMI操作站及网络设备组成。PLC 采用西门子400 H系列的冗余双CPU作为主站，I/O分站采用西门子300系列块，对现场数据进行采集，各个站之间通过PROFIBUS 总线连接，操作站选用研华工控机，监控软件采用WINCC，用以实现热风炉系统设备控制及状态监视。
2.2 西门子主要硬件
400系列电源：2块；400冗余CPU：2块；以太网CP模板：2块；300系列电源：7块；IM153模块：14块；DI模块：22块；DO模块：11块；AI 模块：16块；AO模块：3块
3.控制方式及主要控制功能
为方便生产操作、最大程度地满足工艺人员要求，该控制系统共设5种操作方式：全自动、单炉自动、联锁手动、解锁手动、机旁手动。热风炉控制主要包括：燃烧转焖炉、焖炉转送风、送风转燃烧（中间经过焖炉状态）3种转换过程控制，以及双预热系统控制、高压助燃风机系统控制、送风温度控制、助燃空气与高炉煤气流量控制、休风控制、液压站控制系统、润滑站控制等。
该自动化系统除了能完成正常的设备及流程监视、控制外，还提供了大量的设备事故报警及生产状态异常报警，可打印各种生产报表、故障报警等。
4.控制过程
4.1.1 燃烧转焖炉
单炉处于燃烧状态，显示“燃烧”信号；然后由操作人员发出“燃烧转焖炉”指令，阀门按程序依次动作：关闭煤气调节阀、煤气切断阀、助燃空气调节阀、
助燃空气切断阀、煤气燃烧阀；打开煤气放散阀、氮气吹扫阀；关闭烟道阀。此时单炉处于焖炉状态，完成燃烧转焖炉。
4.1.2 焖炉转送风
单炉处于焖炉状态，显示“焖炉”信号。由操作人员发出“焖炉转送风”指令，阀门按程序依次动作：打开充压阀，开到中间限位延时设定时间后，再全开充压阀；打开冷风阀、热风阀；关闭充压阀。此时单炉处于送风状态，完成焖炉转送风。
4.1.3 燃烧转送风
单炉处于燃烧状态，显示燃烧信号。由操作人员发出“燃烧转送风”指令，阀门按程序依次动作：关闭煤气调节阀、煤气切断阀、助燃空气调节阀、助燃空气切断阀、煤气燃烧阀；打开煤气放散阀、氮气吹扫阀；关闭烟道阀；打开充压阀，开到中间限位延时设定时间后，再全开充压阀；打开冷风阀、热风阀；关闭充压阀。此时单炉处于送风状态，完成燃烧转送风。
4.1.4 送风转燃烧
单炉处于送风状态，显示“送风”信号。由操作人员发出“送风转燃烧”指令，阀门按程序依次动作：关闭冷风阀、热风阀；此时热风炉处于焖炉状态，显示“焖炉”信号，打开废气阀；当烟道阀前后压差小于设定值时，打开烟道阀；关闭废气阀、氮气吹扫阀；打开煤气燃烧阀；关闭煤气放散阀；打开助燃空气切断阀、煤气切断阀、煤气调节阀和助燃空气调节阀。此时单炉处于燃烧状态，完成送风转燃烧。
4.2 热风炉休风操作
当热风炉系统收到休风指令后，热风炉才能执行，休风操作顺序（只能手动）：关闭混风调节阀/混风切断阀、冷风阀、热风阀；打开废气阀、倒流休风阀。此时热风炉处于焖炉状态，倒流休风结束。操作人员解除“倒流休风”信号，热风炉恢复正常状态：关闭倒流休风阀、废气阀；打开热风阀、冷风阀、混风切断阀、混风调节阀。
4.3 液压润滑系统
热风炉的液压润滑系统的主要设备包括2台主油泵电动机、1台循环油泵电动机；液位控制器、数字温控板、过滤器压差开关、电加热器等各1个；2 个电磁溢流阀等。
热风炉液压润滑站的2台主油泵可以在本地和远程启动停止，2台主油泵互为备用，当系统工作压力达到最低且油位、油温都满足要求时，打开对应的溢流阀，同时起动主油泵电动机，延时3s，关闭溢流阀。
如果主油泵启动5s后系统压力仍低于设定值，停止2台主油泵，并发出报警信号。当系统工作压力达到最高工作压力时，延时3s，打开工作主油泵对应的溢流阀，主油泵卸荷，直到工作压力低于设定的最高压力。电加热器可以依油温低报警自动启动加热，达到工作温度自动停止加热。
4.4 双预热系统
为节能和提高送风温度，采用了烟气余热回收装置，对助燃空气和高炉煤气分别进行预热。空气换热器与煤气换热器前后有电动阀门，可以本地或远程操作，2台换热器侧并联旁路切断阀，如果气体温度高于设定温度，则自动打开旁路切断阀。
4.5 助燃风机系统
助燃风机系统采用2台高压风机，其中1台为备用，可以本地或远程启动停止。另外，机旁操作箱通过PLC系统控制。在助燃风机送风状态下，保持风机出口切断阀全开，使用风机风门调节阀控制风机出口压力。
4.6 送风温度控制
在单炉处于送风状态下，保持冷风阀全开状态，使用混风调节阀控制风温。操作人员可以比较热风目标温度和热风主管温度，手动调节混风阀的开度，即调节入的冷风量，以实现风温控制由工长控制.
4.7 报警
煤气压力降到规定值，正在燃烧的热风炉由燃烧转为焖炉。助燃风机突然停止或助燃空气压力降到规定值，或助燃空气切断阀突然关闭，正在燃烧的热风炉的燃烧阀和煤气切断阀自动关闭，前两种情况亦要求同时关闭助燃空气切断阀。所有热风炉的热风阀和混风切断阀未全部关闭以前不允许打开倒流休风阀，倒流休风阀未全关前不允许打开混风切断阀和热风阀。当热风炉拱顶温度到一定数值时报警，提示停止烧炉。
[关键词]PLC 热风炉 应用
中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）07-0220-01
上世纪60年代末，美国通用汽车公司为了汽车工业发展的需要，提出需要这样一种控制设备，即（1）它的继电控制系统设计周期短，更加容易，接线简单，成本低。（2）它能把计算机的许多功能和继电控制系统结合起来，但编程又比计算机简单易学，操作方便。（3）系统通用性强。1969年美国DEC公司研制出第一台可编程控制器，实现了上述的控制功能，但实际上只能进行逻辑运算，故称为“可编程逻辑控制器”。20世纪80年代，由于计算机和微电子技术的迅猛发展，使得PLC功能日益增强，可进行模拟量控制、位置控制和PID控制等。所以现在的PLC 的功能已远远超出逻辑控制的功能，故称为“可编程控制器”，简称PC，但为了不和个人计算机混淆，故仍习惯用PLC作为可编程控制器的缩写。
目前PLC的生产厂家很多，较出名的有三菱、西门子、欧姆龙、松下等，产品结构也各不相同，但其基本组成部分大致相同。
1.工艺概述
钢厂炼铁系统共设3座旋切顶燃式热风炉，燃烧方式是中冶京诚公司的国家级专利。采用节能的助燃空气及煤气双预热技术，以尽量节约能源、提高热风炉送风温度。烧炉采用低热值高炉煤气（该钢厂没有焦化工序，因此无焦炉煤气），工作制采用“单炉送风，两烧一送”。当一座热风炉出现故障等情况时，也可实现“单烧单送”。
2.系统配置
2.1 热风炉自动化系统组成
热风炉自动化系统由1套PLC、2台互为备用的HMI操作站及网络设备组成。PLC 采用西门子400 H系列的冗余双CPU作为主站，I/O分站采用西门子300系列块，对现场数据进行采集，各个站之间通过PROFIBUS 总线连接，操作站选用研华工控机，监控软件采用WINCC，用以实现热风炉系统设备控制及状态监视。
2.2 西门子主要硬件
400系列电源：2块；400冗余CPU：2块；以太网CP模板：2块；300系列电源：7块；IM153模块：14块；DI模块：22块；DO模块：11块；AI 模块：16块；AO模块：3块
3.控制方式及主要控制功能
为方便生产操作、最大程度地满足工艺人员要求，该控制系统共设5种操作方式：全自动、单炉自动、联锁手动、解锁手动、机旁手动。热风炉控制主要包括：燃烧转焖炉、焖炉转送风、送风转燃烧（中间经过焖炉状态）3种转换过程控制，以及双预热系统控制、高压助燃风机系统控制、送风温度控制、助燃空气与高炉煤气流量控制、休风控制、液压站控制系统、润滑站控制等。
该自动化系统除了能完成正常的设备及流程监视、控制外，还提供了大量的设备事故报警及生产状态异常报警，可打印各种生产报表、故障报警等。
4.控制过程
4.1.1 燃烧转焖炉
单炉处于燃烧状态，显示“燃烧”信号；然后由操作人员发出“燃烧转焖炉”指令，阀门按程序依次动作：关闭煤气调节阀、煤气切断阀、助燃空气调节阀、
助燃空气切断阀、煤气燃烧阀；打开煤气放散阀、氮气吹扫阀；关闭烟道阀。此时单炉处于焖炉状态，完成燃烧转焖炉。
4.1.2 焖炉转送风
单炉处于焖炉状态，显示“焖炉”信号。由操作人员发出“焖炉转送风”指令，阀门按程序依次动作：打开充压阀，开到中间限位延时设定时间后，再全开充压阀；打开冷风阀、热风阀；关闭充压阀。此时单炉处于送风状态，完成焖炉转送风。
4.1.3 燃烧转送风
单炉处于燃烧状态，显示燃烧信号。由操作人员发出“燃烧转送风”指令，阀门按程序依次动作：关闭煤气调节阀、煤气切断阀、助燃空气调节阀、助燃空气切断阀、煤气燃烧阀；打开煤气放散阀、氮气吹扫阀；关闭烟道阀；打开充压阀，开到中间限位延时设定时间后，再全开充压阀；打开冷风阀、热风阀；关闭充压阀。此时单炉处于送风状态，完成燃烧转送风。
4.1.4 送风转燃烧
单炉处于送风状态，显示“送风”信号。由操作人员发出“送风转燃烧”指令，阀门按程序依次动作：关闭冷风阀、热风阀；此时热风炉处于焖炉状态，显示“焖炉”信号，打开废气阀；当烟道阀前后压差小于设定值时，打开烟道阀；关闭废气阀、氮气吹扫阀；打开煤气燃烧阀；关闭煤气放散阀；打开助燃空气切断阀、煤气切断阀、煤气调节阀和助燃空气调节阀。此时单炉处于燃烧状态，完成送风转燃烧。
4.2 热风炉休风操作
当热风炉系统收到休风指令后，热风炉才能执行，休风操作顺序（只能手动）：关闭混风调节阀/混风切断阀、冷风阀、热风阀；打开废气阀、倒流休风阀。此时热风炉处于焖炉状态，倒流休风结束。操作人员解除“倒流休风”信号，热风炉恢复正常状态：关闭倒流休风阀、废气阀；打开热风阀、冷风阀、混风切断阀、混风调节阀。
4.3 液压润滑系统
热风炉的液压润滑系统的主要设备包括2台主油泵电动机、1台循环油泵电动机；液位控制器、数字温控板、过滤器压差开关、电加热器等各1个；2 个电磁溢流阀等。
热风炉液压润滑站的2台主油泵可以在本地和远程启动停止，2台主油泵互为备用，当系统工作压力达到最低且油位、油温都满足要求时，打开对应的溢流阀，同时起动主油泵电动机，延时3s，关闭溢流阀。
如果主油泵启动5s后系统压力仍低于设定值，停止2台主油泵，并发出报警信号。当系统工作压力达到最高工作压力时，延时3s，打开工作主油泵对应的溢流阀，主油泵卸荷，直到工作压力低于设定的最高压力。电加热器可以依油温低报警自动启动加热，达到工作温度自动停止加热。
4.4 双预热系统
为节能和提高送风温度，采用了烟气余热回收装置，对助燃空气和高炉煤气分别进行预热。空气换热器与煤气换热器前后有电动阀门，可以本地或远程操作，2台换热器侧并联旁路切断阀，如果气体温度高于设定温度，则自动打开旁路切断阀。
4.5 助燃风机系统
助燃风机系统采用2台高压风机，其中1台为备用，可以本地或远程启动停止。另外，机旁操作箱通过PLC系统控制。在助燃风机送风状态下，保持风机出口切断阀全开，使用风机风门调节阀控制风机出口压力。
4.6 送风温度控制
在单炉处于送风状态下，保持冷风阀全开状态，使用混风调节阀控制风温。操作人员可以比较热风目标温度和热风主管温度，手动调节混风阀的开度，即调节入的冷风量，以实现风温控制由工长控制.
4.7 报警
煤气压力降到规定值，正在燃烧的热风炉由燃烧转为焖炉。助燃风机突然停止或助燃空气压力降到规定值，或助燃空气切断阀突然关闭，正在燃烧的热风炉的燃烧阀和煤气切断阀自动关闭，前两种情况亦要求同时关闭助燃空气切断阀。所有热风炉的热风阀和混风切断阀未全部关闭以前不允许打开倒流休风阀，倒流休风阀未全关前不允许打开混风切断阀和热风阀。当热风炉拱顶温度到一定数值时报警，提示停止烧炉。