引言
经过北京首钢设计院一年多的精心设计与精心施工，重钢1350m3高炉（以下简称重钢高炉）于2006 年3 月16日顺利出铁，为重钢实现年产300万吨钢的目标立下汗马功劳。
重钢高炉煤气除尘系统采用全干法布袋除尘系统,这在国内甚至国际上都属于领先水平。重钢高炉产生的煤气量正常为267000Nm3/h，最大为290000Nm3/h，由于重钢高炉煤气产生量大，含尘量相应增多，除尘箱体也相应增加到12个，两列布置（预留两个除尘箱体的框架）。重钢高炉煤气干法除尘自动化控制系统的设备性能和自动控制的好坏，将直接影响重钢高炉工程干法除尘的效果。本文重点介绍了重钢高炉煤气干法除尘自动化控制系统的硬件、软件和自动化监控系统的优化设计，以及在以往的大型高炉煤气干法除尘的实际生产中遇到的一些问题及相应的解决方案。
自动化控制系统硬件
重钢高炉煤气干法除尘系统要求采用具有高性能、高可靠性并经济实用的可编程控制器（PLC）进行控制。重钢高炉煤气干法除尘自动化控制系统PLC 选用GE 自动化系列90 -70 可编程控制器，其硬件结构紧凑。PLC 主机架选用9槽结构，远程I/O机架为9 槽和17 槽结构，CPU选用IC697CPX782 模块，PLC 主机架与扩展机架采用远程I/O 接口模块连接。本系统共有1个主机架和9个远程I/O机架，分别安装在5 台PLC柜中。PLC 与上位工控机采用标准工业以太网连接。
上位系统共有2台工控机，放在重钢高炉煤气干法除尘控制室，用于系统监控。其结构示意如图1：
图1 重钢高炉煤气干法除尘自动化监控系统结构示意图
自动化控制系统软件和上位组态软件的设计
重钢高炉煤气干法除尘自动化控制系统的上位操作系统软件选用Windows 2000 Professional 中文版操作系统。上位组态软件选用iFIX 3.0无限点中文版，通过上位组态软件，不但可以画出逼真的图形，还能将现场数据快速显示在屏幕上；它可以通过CRT上的按钮来取代真正的按钮完成对现场设备的操作；它能将数据库的数据按时间存放在数据文件里供历史趋势文件调用显示，这样就能把几小时、几天甚至几个月前的数据用数据曲线的形式展示给用户，以便分析事故和改进工艺。
系统选用的编程软件IC646MPP101 CIMPLICITY ME 专业版具有以下功能：
● 可适用于多种外围编程工具，支持多种操作系统平台：Windows NT/2000等。
● 符合IEC 1131-3 标准的多种编程模式。
● 给PLC系统注释，规定系统中每个模块和CPU的特性。
● 软件具有四级保护口令，可防止他人的误操作等功能。
因此，Windows 2000 Professional、iFIX 和IC646MPP101软件和PLC共同完成了对重钢高炉煤气干法除尘系统的自动监控任务。
自动化控制系统
重钢高炉煤气干法除尘工程包括布袋除尘系统和卸灰系统，其工艺流程如19 页图2。自动化控制系统是工程最重要的组成部分之一，该系统设备包括5 个PLC柜，1个含尘量在线监测柜，38 个气动阀门的机旁操作箱及各种检测设备等。
1. 脉冲反吹控制系统是布袋除尘系统的关键，该系统共有12个布袋除尘箱，每个箱体有15个脉冲阀，脉冲阀的操作有两种方式，程序上均可设定。
● 定压差操作：脉冲阀按荒、净煤气总管差压值（2.5-4kPa）启动。
● 定时操作：按时间操作，定时操作的时间可根据生产实际情况进行调整。
以上设定后可由PLC自动完成，每个箱体依次进行，在自动运行中，除人工选择的箱体外，其它箱体依次完成自动反吹操作。
反吹自动运转程序：电源接通后，第一个脉冲阀启动，向一排滤袋喷射氮气，完成一排滤袋的反吹清灰，第一个脉冲阀喷吹后5-20s（时间间隔可调）第二个脉冲阀动作，直到一个箱体的15个脉冲阀全部动作。完成一个箱体的反吹工作，再进行第二个箱体的反吹工作，反吹的程序与第一个箱体相同。反吹又分在线反吹和离线反吹两种方法。如果除尘器箱体进、出口蝶阀打开，煤气在流动状态逐排反吹，直到15排滤袋反吹完毕，转至下一个箱体，称为在线反吹；箱体反吹前按程序关闭进、出口蝶阀，切断煤气实行反吹，反吹完毕再打开蝶阀，称为离线反吹。
图2 重钢高炉煤气干法除尘工艺流程图
2. 卸灰系统通过对1个DN150电动球阀，12个DN300放灰阀，12个DN80 球阀和24个仓壁振动器的控制，实现干法除尘系统的自动卸灰。当除尘器箱体的灰位达到高灰位时开始卸灰，当达到低灰位时停止卸灰，其程序如下：
● 打开DN150氮气电动球阀
● 打开DN80气动球阀
● 打开DN300气动卸灰阀
● 开启仓壁振动器
关闭时反向操作。
每次只能操作一个箱体，如果运行中有2个或2个以上的箱体同时到达高灰位，这时需要人工干预选择，保证同一时间只能对一个或二个箱体进行卸灰，防止灰量过大，堵塞输灰管道。布袋除尘灰由气力输送至大灰仓，如果用净煤气输灰，煤气经大灰仓净化后进入低压煤气管网；如果以氮气输灰，氮气经大灰仓净化后放散，大灰仓的灰由罐车运输。
3. 重钢高炉煤气干法除尘上位监控系统本系统有除尘器本体画面、大灰仓画面、历史曲线画面、系统报警及高炉指令画面等，各个画面可以自由切换。所有重要的测量参数有自动记录曲线，并有历史记录。为了保证重钢高炉煤气干法除尘自动化控制系统的安全和可靠，本系统采取了如下措施：接地电阻小于1欧姆；开关量输入输出用中间继电器隔离；模拟量输入加配电器隔离；使用UPS电源，系统掉电后可保证15分钟自动供电。
PLC系统还具有标准的以太网接口，通过交换机可实现PLC与上位机之间的数据通讯，上位机还可以通过以太网与公司管理级及调度室实现远程数据传输，满足重钢公司的整体要求。
关键仪表设备的改进
含尘量在线监测装置是检验高炉煤气干法除尘效果的重要检测设备，也是保证后续炉顶煤气压差发电（TRT）系统或热风炉系统长期稳定运行的重要设备之一，因此对含尘量在线监测装置的研究与改进是一个重要的课题。重钢高炉煤气干法除尘含尘量在线监测装置的传感器表面采用特殊涂敷材料等，避免了由于高炉煤气中含有水份导致传感器表面粘结灰尘，从而提高了该装置的稳定性。
结语
重钢1350m3高炉工程的顺利建成，这标志着重钢成为年综合生产能力超过300 万吨的重点钢铁企业，按照国际市场评价标准，已经成为规模钢铁企业，具有持续发展能力和抵御风险能力。在环保方面，重钢1350m3高炉采用全干式低压脉冲布袋除尘技术对高炉煤气进行除尘，取代原有湿法除尘系统，并实现全过程的自动监控，取得了明显的社会和经济效益。
关键词：GEFanuc,iFIX
