辉达工控钟罩炉自动化控制系统设计方案

• 关键词：钟罩炉自动化控制系统,钟罩炉,自动化,控制系统
• 作者：辉达工控
• 摘要：钟罩炉炉体设计有加热控制，升降机控制，以及气氛系统控制等3大系统控制装置。本文将对钟罩炉自动化控制系统设计方案做一些介绍。

一、钟罩炉控制系统技术要求说明

钟罩炉炉体设计有加热控制，升降机控制，以及气氛系统控制等3大系统控制装置。

1、加热控制装置  

加热控制装置设计可根据实际情况，进行单区或多区的温度控制，每个控温单元可分别进行可控硅温度控制。

2、升降机构装置

升降机构控制要求：

能够实手自动控制升降机的平稳上升、下降。

在升降机出现异常时，可手动操作紧急制动，可实升降机的手自动调节运行速度。

升降机故障监测报警功能中，如现场硬件设备无法满足自动控制需求，则不在验收范围之内。

3、气路系统控制装置

控制要求：

根据炉膛的温度或压力自动调节炉膛内的风量。

具备手自动调节功能。

如现场硬件设备无法满足自动控制需求，则不在验收范围之内。

4、集散控制系统

集散控制系统可显示整个钟罩炉的运行状况，数据，及对钟罩炉的控制系统进行操作。

技术要求：

可选择工艺设定曲线和控温调节记录曲线，通过上位机对钟罩炉的管理。

记录钟罩炉的报警故障点便于查询。

显示钟罩炉的用电量数据并自动存档。

二、项目控制方案说明

1、项目方案说明

按系统实际设计要求，钟罩炉的温度加热区采用一体化可控硅控温单元进行温度控制。采用我公司的KY系列一体化智能可控硅移相触发模块组合，带RS485通讯功能，作为基本功率调节单元，分别对每控温区进行温度控制，可满足0-1300℃温度范围内0.5％的控温精度。对于现场增加MCGS触摸屏的现场监控。还包括循环风机的变频调节，升降机的变频控制，以及PLC控制的报警指示灯等。

为了维护和检修方便，每区控制电路独立控制，主电路分别由空开、快速熔断器、可控硅模块（带散热器），冷却风扇及相关监测和保护电路组成，监测及控制电路包括热电偶、智能PID温度控制模块、可控硅触发模块、电流互感器、电流变送器、电压变送器、智能多回路数据采集器等组成。其他辅助电路包括指示灯、按钮、开关、报警器等。与具备同等功能的电炉控制柜相比，具有最简单的线路及模块化的结构，从维护到扩充功能都十分方便。

为方便操作和管理，整个控制系统采用现场触摸屏加办公室电脑监控，所有功能模块均带有RS485通讯接口，能方便地与计算机联机工作。所有现场参数包括实时温度，设定温度、工作电流、工作电压、系统运行状态等均在电脑上直观地显示出来。同时各种工艺参数修改如温度设定，报警参数设定、相序设定、PID参数设定等可通过现场触摸屏修改，亦可通过电脑直接操作修改。

考虑到简单、方便、适用的原则，计算机组态采用MCGS上位机组态软件，并增加一个现场MCGS触摸屏监控，通过PC机，触摸屏，下位机三者环形控制，让使用更加方便，操作更加灵活安全，数据保存更加全面。

图1系统流程图

2、钟罩炉温控技术方案

2.1钟罩炉集散控制系统：

（采用PC上位机组态软件+触摸屏软件实现远程序及现场人机界面监控）；温度控制系统：（采用辉达KY系列一体化可控硅调压温度控制器）；过程控制：（采用西门子PLC系统及国际知名品牌变频器进行升降速度、风量等过程控制调节），信号监测部分：（采用辉达HD-M-A4000系统模块）。

2.2方案介绍

●本控制系统可由一台或多台控制柜（一面电源柜、一面温控柜、一面PLC控制柜）及一台工控机系统组成。

●柜体制外壳采用冷扎板精密冲压成型、外表喷塑处理，具有美观、轻巧的优点。

●本系统具有温度超差、气氛超差提示；温度超高、加热过流保护；升降联锁保护等。

●调压器采用辉达KY系列一体化可控硅温控调压器，其可控硅移相触发方式，控制平稳，电流波动小。

2.3产品介绍

2.4技术亮点介绍

●电流、电压、电量监测技术，电能不同班次监测及费用统计报表。

●负载监测技术，碳棒老化程度及电量损耗统计。

●自动同步升温程序控制技术，全过程记录，自动高效完成。

●负载恒流、恒压、恒功控制技术，根据不同负载特性，有效的保护断电引起损坏负载问题。

2.5节能技术说明

辉达工控KY系列一体化调压器具备全面、完善的温度控制曲线、气氛曲线和炉压曲线，极大的降低了工人的劳动强度，同时减少了不必要的加热时间，为用户结省了大量电力支出及人工成本支出。

KY系列一体化调压器自带电流、电压、电量监测功能，极大的方便了用户的日常电量统计管理及合理安排生产，做好节能安排工作。

KY系列一体化调压器针对窑炉负载易老化现象，开发出针对负载老化报警指示功能；其与上位机配合使用，当用户设定好初始负载阻值及偏差报警阻值后，一但使用过程中负载阻值超过偏差报警值后，KY调压器将向上位机发送报警信号，再由上位机报警记录及报警指示提示用户须更换新负载了。合理的使用负载即能减少必要的负载更换浪费也能保持窑炉的良好工作状态，给用户带来好的使用休念与好的经济效益。

3、钟罩炉自动控制方案

3.1炉体气氛控制

空气控制器、流量调节阀、计算机等组成气氛闭环控制系统。空气经调节并通过送气管后进入炉膛，即完成闭环控制过程，使炉膛内气氛与要求的工艺气氛曲线保持一致。

3.2气氛阀门自动调节控制

通过温度控制器和流量调节阀，调节后的气体送入炉膛，来保证炉膛内的窑压，并通过内部循环系统搅拌炉内气体，使得炉内温度场、气氛场更加均匀。

3.3升降机控制

钟罩炉由一个升降机构托住炉膛底板，制品放在升降机炉膛板上，通过升降机上升到炉膛进行工艺曲线的加热。为了保证在升降过程中的平衡各可靠，在发生传动及电机故障时，能自动地进行处理和报警。使排除故障时间及生产设备损失降到最低。交流变频器的应用，使得升降机传动系统的调速和控制非常方便，同时变频调速具有良好的无级调速性，驱动功率损耗小，并能方便的进行正反转控制。

3.4故障监测报警控制

通过安装炉体被动端一侧的传感器对升降运动状态监测，保证在传动过程中对于升降机故障的自动处理和报警。

电源异常监测，电机异常监测，超温报警，气氛超差等，制品垂直度。

以上故障检测都需要相应炉体设计有相关检测点或机构，配合相应传感器完成自动检测功能。

三、集中控制监控系统

控制系统计算机站由工业计算机加上大屏液晶显示器，基于Windows系统下，配以国内先进的组态软件环境下开发的窑炉运行软件，完成数据监控、处理、参数设定、趋势显示、报警显示、报表等操作。

系统的控制软件系为窑炉“量身定做”的专业测控软件，充分考虑了窑炉运行各道工序的需求和特点，充分考虑了该行业的特点和各种个性化需求；具有很强的针对性。

系统的主貌图中形象直观的再现窑炉的工艺流程。操作员通过观察主貌图就能了解各主要的艺段运行状态，报警状态等，并可以根据操作需要快速的切换到调整画面和报警监测画面等。

其它控制画面与单窑控制相关画面参照触摸屏软件画面,此处将不再详细介绍。可在多条窑炉集中显示与控制，实现集中控制效果。