АСУ ТП нагревательной печи

Объект: Полтавский ГОК, г.Комсомольск, Полтавская область
Оборудование:

— печь газовая

— рекуперационные горелки kromschroeder ECOMAX 5

— ПЛК — Siemens S7-300

— HMI — Magelis XBTGT2330

— частотный преобразователь — Altivar 312 Schneider Electric

— ПО — Vijeo Designer Schneider Electric, Siemens STEP-7

Функции системы: поддержание температуры по графику термообработки в печи, управление механизмами загрузки-выгрузки, диспетчеризация, архивация и печать температурного графика

На базе ПЛК Siemens S7-300 была построена система автоматизации нагревательной печи. Были реализованы алгоритмы для безопасной и надежной работы оборудования, управление одним контуром регулирования температуры, управление частотными преобразователями по протоколу Modbus RTU, обмен информацией с панелью оператора Magelis XBTGT по протоколу Modbus TCP.

Наибольшая эффективность горелок ECOMAX достигается при применении их в системах импульсного сжигания газа. У горелки ECOMAX только одна ступень мощности. Для высокой точности поддержания температуры был применен метод ФИМ — фазо-импусльной модуляции .

Объем печи условно был разделен на 2 зоны по 6 горелок, в каждой зоне установлена термопара. Горелки зоны оказывали влияние также на соседнюю зону. Включение горелок фазо-импульсной модуляцией позволило получить заданную мощность в еденицу времени. Так точность поддержания температуры была достигнута около 5 градусов в зоне.

Сигнал от датчика температуры зоны поступает на ПИД регулятор, на выходе ПИД регулятора получается сигнал необходимой мощности (скажности) 0…1. Для реализации ФИМ модуляции было выбрано: время такта — 1 минута, количество нагревателей — 6 (по количеству горелок в зоне).

Пример модуляции при увеличенной мощности горелок. Скважность более 1/6. При скважности равной 1 — время импульса равно времени такта.

Пример модуляции при скважности равной 1/6. Происходит поочередное включение горелок. Данное сначение скажности соответствуюет рабочей мощности равной мощности одной горелки.

Пример модуляции при скважности менее 1/6. При скважности равной нулю включение горелок не происходит. Необходимо учесть, что минимальное время импульса ограничено техническими характеристиками горелки и есть ограничение по максимульному количеству включений в еденицу времени. В данном случае время розжига горелки составляет 10 секунд, тоесть минимальное время импульса должно быть более 10секунд.

Для измерения температуры в камере (до 1200 градусов) применялись термопары типа ТНН. Желательно защищать термопару защитным чехлом из карбида кремния.