PID调节在转炉汽化冷却系统中汽包水位控制上的实现

　　汽化冷却系统是负责向烟罩提供冷却水和向烟道提供冷却水循环，进行热交换并回收转炉余热蒸汽的，还能向蒸汽用户管网提供气源。 该系统是转炉炼钢关键的控制部分，将 PID 调节应用到实际生产中，使其能够根据水位的变化实时控制阀开度，从而对汽包水位进行自动化控制。

　　1.系统组成

　　1.1 工艺流程图如图 1 所示

　　1.2 监控系统硬件组成

　　本控制系统采用的硬件及其组成如图 2 所示：上位机包括一台编程站、一台操作员站。 编程站主要是完成监控软件组态、大量数据存取、数据处理、等功能。标准化的编程实现了汽化冷却系统中设备控制的手动/自动的无扰动切换，避免了操作模式切换时产生的冲击。 操作员站主要功能是实现实时参数监视、报警处理、远手操、打印等功能。编程站和操作员站之间通过 TCP/IP 网络相连。 现场编程站采用西门子公司 S—300 系列仪器仪表，主要有：一个电源模块(PS 307 10A)、一个 CPU 模块(CPU315-2 DP)、一个通信模块(CP 342—5)、三个模拟量输入模块(AI 8*12bit)、两个模拟量输出模块(AO 4*16bit)、一个数字 量 输 入 模 块(DI16*DC24V/0.5A)、 一个数量输出模块 (DO16*DC24V/0.5A)。

　　2.系统设计

　　汽化冷却系统是炼钢工业生产的重要动力设备，有着举足轻重的作用。 在汽化冷却系统的正常运行中，汽包水位是其主要工艺参数指标。对现代汽化冷却系统而言，允许的汽包蓄水量波动也越来越小，将水位控制在一定范围内是保证汽化冷却系统安全运行及蒸汽质量的首要条件，同时也是转炉炼钢工业正常生产的必要条件。 在此系统采用单冲量与三冲量交叉控制的方式来对汽包水位进行调节，实现转炉汽化冷却系统的全自动控制，保证在转炉冶炼过程中水位的稳定。

　　2.1 程序设计

　　转炉汽化冷却系统的控制程序通过使用西门子公司的编程软件step7 开发 ，在 STEP7 中使用 FB41(连续 PID 调节控制 )，实现现场设备的自动控制。 整套控制程序采用模块化/结构化编程方法，控制程序分为若干控制部分， 每一部分的控制程序及数据分别编制在不同的FC、FB 以及 DB 程序块中，并由主程序 OB1 在每次扫描周期中依次调用来实现各自的控制功能。 在每一个程序块中，加以详细的注释以进行说明。PLC 中的 PID 调节配置内容丰富、控制调节精度高，充分体现了系统的高灵活性和稳定性。 实现了设备控制的手动/自动的无扰动切换，避免了操作模式切换时产生的冲击。

　　2.2 监控软件设计

　　操作员站采用研华工控机， 监控软件是基于 Windows XP 操作系统的 SIMATIC WinCC V6.0 画面监控组态软件。 通过 PROFIBUS 现场总线与 PLC 之间进行数据通信。 具有数据处理、工艺显示、故障自诊断/报警、历史趋势记录等功能，为生产、管理人员提供了完善、自如的操作和全线监视功能。 在 Wincc V6.0 中使用画图功能作一个 PID 调节器的操作面板，完成 PID 调节控制中的手/自动切换、给定值输入、手动输出值输入、PID 参数(比例系数、积分时间)输入等功能。