组态软件在焦炉生产过程的应用研究

本文对焦炉集气管压力的控制方法以及在工业生产过程中如何应用组态软件进行了研究和探讨，实现了对鞍山钢铁厂的炼焦生产过程进行组态过程监控，以及利用组态软件实现焦炉集气管压力的智能控制，很好的满足了控制对象的要求。

【关键词】焦炉 集气管压力 组态软件

焦炉是一种热工设备，其结构复杂，焦炉集气管压力是炼焦生产中的重要参数，它的稳定性直接影响着焦炉的使用寿命和焦炭的生产。在焦炉生产过程中的使用组态软件，可提高焦炉生产过程控制的自动化程度，促进组态软件的应用。此项研究有理论和实践双重意义。

1 焦炉集气管压力及其智能控制算法的研究

采用具有自整定PID参数功能的Fuzzy控制器的设计采用模糊集合理论设定参数KP，KI，KD与偏差绝对值以及偏差变化绝对值间的二元连续函数： KP=f1（|E|，|EC|），KI=f1（|E|，|EC|），KD=f31（|E|，|EC|）。并根据不同的|E|，|EC|在线自整定参数KP，KI，KD。采用PID参数模糊自整定控制算法，在稳态误差为6%的情况下其超调量为7%，调节时间为0.14s。

2 焦炉集气管压力模糊控制算法在组态软件中的实现

2.1 控件开发

控件的具体开发步骤如下：控件工程框架的创建→控件的外观设计→控件的事件、方法、属性的添加→控件属性页的编辑→模糊控制算法的编写→ActiveX控件的注册和使用。

2.2 力控6.0与Matlab之间的DDE数据交换

先在力控的数据库中建立I/O模拟点，数据库点参数与DDE项一一对应。DDE协议用3段命名规则来定义一个数据单元，包括应用程序、主题和项目，也可称为服务器、话题和连接项。

2.3 仿真方法

输入共享模块的数据是Matlab和组态软件共享数据函数的初始化值，完成初始化后会返回信道号，后续操作都在此信道进行。数据的输出模块功能是从组态软件请求数据，输出对应值是通过模糊控制算法计算得到的模拟控制变量2，变量值传递到实际被控对象的传递函数。数据库输入模块的作用是将系统实际输出值回传给组态软件。

3 组态监控模块的开发

3.1 监控模块

考虑到鞍山钢铁焦化厂的生产过程自动化的要求，为了使焦炉生产过程直观、清晰的呈现在监视界面上，设计了一个实时监控画面运行图、焦炉工艺流程图、储热系统，预加热系统，吸手自动调整画面，可以动态地显示设备在生产过程中的各种状态和相关参数的变化。

3.2 生产过程报警管理模块的开发

通过报警，操作者可以在焦炭生产过程中发现异常情况，通过适当的行动使生产过程中的偏差很快恢复正常。同时，报警管理模块提供了有关的运行状态和故障状态的过程信息，工作人员可以参考这些数据从而确定故障状态。

3.2.1 报警组态

通过对鞍山钢铁有限公司焦化厂2号焦炉操作过程的调研，设置6种报警信息，高炉煤气管压力<400Pa、焦侧分烟道吸力<-400Pa、集气管煤气温度>160℃、焦炉煤气管压力<800Pa、机侧烟道吸力<-400Pa、集气管压力超过预设值±50Pa。针对报警异常状态的不同，采用不同的方式来相应。

3.2.2 查询历史

为了集中显示和报警记录查询功能。配置系统的报警信息归档时的报警消息发出后，自动将每个报警记录保存在数据库文件中，报警模块在力控6.0中的画面如图4-1所示。

3.3 焦炉生产过程参数动态趋势显示模块

历史趋势显示是基于实时数据库中的经验数据随时间变化的时间坐标图绘制出来的。

3.4 统计报表模块

数据报表可以反映生产系统的实时状态，又能进行长期生产过程的统计分析，使管理人员能够理解和分析实时的生产现状。

3.5 系统安全管理模块

通过对鞍山钢铁焦化厂安全监测系统运行管理要求的研究，以下安全措施在炼焦生产过程中有参数设置：隐藏菜单指令；令菜单中的关闭命令失效即无操作权限无法关闭；使热启动组合命令无法运行。

3.6 实际运行中的管理制度

3.6.1 焦炉自动加热系统安全管理制度

调整控制参数，先点击“登陆”，选择一个用户名和密码，点击“OK”，操作界面，在操作界面点击“参数”，就需要调整的控制设置调整参数；温度控制人员可进行调温。

3.6.2 故障处置和应急手段

当焦炉自动加热系统软件存在问题，可进行人工操作。只有当分布式控制系统和焦炉自动加热系统工作回复正常后，再恢复到正常操作。

4 结束语

本文讨论了应用力控软件进行控制组态软件的设计，通过对鞍山钢铁公司焦化厂特点的研究，对炼焦过程和焦炉集气管压力，提出了一种基于模糊控制的压力管控制方案在焦炉气控制的方案，编写了模糊控制算法的程序，，在相关的软件中进行了该算法的仿真实验，用VC++编写控制算法的ActiveX控件，VC++生产控制框架的使用，根据需要在事件框架修改控制算法的要求，方法和属性，成功完成控件建设。对控制、通信和控制的效果进行了测试，相关程序相关的软件，可以满足系统的设计要求。

参考文献

[1]苏宜春.炼焦工艺学[M].北京：冶金工业出版社，1994（05）.

[2]曲法泉译.焦炉集气管中出炉煤气压力的稳定[J].国外炼焦化学，1990（04）：30-34.

[3]吴定昆，谢卫国.焦炉集气管煤气压力调节方法的改进[J].燃料与化工，1998：23-28.

[4]吴唯有.自调系统解祸消除集气管煤气压力震荡[J].燃料与化工，1996（03）：32-36.

[5]刘玉岭.可编程控制器在集气管自动调压中的应用[J].燃料与化工，1990（04）：17-21.

作者简介

李云阳（1981-），男，研究生学历。现为辽宁职业学院讲师。研究方向为自动化控制。

作者单位

辽宁职业学院 辽宁省铁岭市 112099

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