本發(fā)明涉及焦?fàn)t烘爐溫度控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種焦?fàn)t烘爐智能溫度控制系統(tǒng)和控制方法。

背景技術(shù)：

近年來，由于中國鋼鐵工業(yè)的快速增長，對焦炭的需求日益增加，帶動了煤焦行業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國煉焦行業(yè)處于世界領(lǐng)先水平。中國占全球焦炭產(chǎn)量的50％以上，被稱為全球第一焦炭生產(chǎn)大國。隨著經(jīng)濟和技術(shù)水平的不斷發(fā)展，我國逐漸從煉焦生產(chǎn)大國轉(zhuǎn)變?yōu)闊捊构I(yè)強國。在2008～2013年的五年時間內(nèi)新增焦?fàn)t產(chǎn)能中，新建JN60-6型6米的頂裝焦?fàn)t和JNDK55-05型5.5米搗固焦?fàn)t112座，平均每年新建焦?fàn)t20余座，并以每年17％的增長速度遞增。但在烘爐加熱過程中有大量的焦?fàn)t生產(chǎn)企業(yè)沒有足夠的經(jīng)驗，缺乏科學(xué)的理論實踐指導(dǎo)，使得焦?fàn)t烘爐中升溫過程控溫失當(dāng)，嚴(yán)重的縮短了焦?fàn)t的使用壽命，有些焦?fàn)t甚至不能投入正常的使用，由于焦?fàn)t建設(shè)的投資巨大，造成了極大的浪費，是地球資源的嚴(yán)重?fù)p失，與我國提出的發(fā)展低碳經(jīng)濟更是背道而馳。

烘爐是焦?fàn)t在投入生產(chǎn)前的一道重要工序，好的烘爐過程不僅可以使得焦?fàn)t穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，延長焦?fàn)t使用壽命，還可以提高產(chǎn)出的焦炭的質(zhì)量。我們所說的烘爐實際上是通過加溫烘烤的方式提升焦?fàn)t爐體的溫度，焦?fàn)t的砌體干燥需要經(jīng)過三個階段，分別是干燥，脫水和升溫，直到溫度達(dá)到900℃～1000℃，實際上烘爐就是為焦?fàn)t投入到正式生產(chǎn)狀態(tài)前所做的準(zhǔn)備工作。

在焦?fàn)t烘爐過程中，焦?fàn)t烘爐溫度監(jiān)測點眾多，數(shù)據(jù)處理量大，工藝復(fù)雜，控制精度要求高，溫度監(jiān)控困難且及時性較高。在以往的新焦?fàn)t烘爐中，采用的是人工測溫、人工調(diào)溫、人工處理數(shù)據(jù)的模式，這些已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)的要求。烘爐中常常出現(xiàn)精度低和不能及時監(jiān)控溫度的問題，使得焦?fàn)t烘爐溫度大幅度波動，直接影響了焦?fàn)t的使用壽命和焦炭的質(zhì)量。而且也給焦?fàn)t烘爐人員帶來了巨大的工作量，效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了一種焦?fàn)t烘爐智能溫度控制系統(tǒng)，通過搭建上述控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集及處理，能夠達(dá)到更好的溫度控制。

本發(fā)明還公開了可重復(fù)使用的焦?fàn)t烘爐智能溫度控制方法，基于上述控制系統(tǒng)，通過對數(shù)據(jù)的處理，采用相應(yīng)的控制方法實現(xiàn)對溫度的精確控制。

一種焦?fàn)t烘爐智能溫度控制系統(tǒng)，包括：分布在焦?fàn)t上的溫度檢測點，用于實現(xiàn)對焦?fàn)t工作過程中溫度的檢測并將檢測的溫度采用補償導(dǎo)線傳輸至模擬量輸入模塊；

及分布在焦?fàn)t的機側(cè)、焦側(cè)的壓力檢測點，用于實現(xiàn)對焦?fàn)t機側(cè)和焦側(cè)的烘爐煤氣壓力的測量，并將檢測的壓力信號傳輸至模擬量輸入模塊；

模擬量輸入模塊通過RS485/232轉(zhuǎn)換模塊與上位計算機相連，RS485/232轉(zhuǎn)換模塊還與模擬量輸出模塊相連，模擬量輸出模塊與安裝在焦?fàn)t焦側(cè)、機側(cè)的煤氣壓力調(diào)節(jié)閥相連；

上位計算機將焦?fàn)t工作過程中的溫度與設(shè)定值進行比較，當(dāng)溫度與設(shè)定值不一致時根據(jù)煤氣壓力調(diào)節(jié)閥的開度與壓力關(guān)系調(diào)節(jié)相應(yīng)的煤氣壓力調(diào)節(jié)閥的開度，進而控制入爐煤氣總量最終實現(xiàn)對溫度的控制。

進一步的，本發(fā)明還采用了以下技術(shù)方案：焦?fàn)t工作過程中檢測的溫度包括對標(biāo)準(zhǔn)燃燒室橫向排放溫度、燃燒室橫向排放氣溫、標(biāo)準(zhǔn)蓄熱室溫度、抵抗墻溫度，標(biāo)準(zhǔn)小煙道氣溫、機、焦側(cè)煙道及全部煙道氣溫；其具有能夠?qū)崿F(xiàn)對長達(dá)100多米的焦?fàn)t的現(xiàn)場溫度準(zhǔn)確檢測的效果。

進一步的，本發(fā)明還采用了以下技術(shù)方案：現(xiàn)場焦?fàn)t工作過程中溫度檢測點檢測的信號分組傳輸至多個控制柜來實現(xiàn)布線處理；由于現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣,較好地保證焦?fàn)t烘爐控制系統(tǒng)的可靠性。

進一步的，本發(fā)明還采用了以下技術(shù)方案：所述控制柜采用密封裝置和防雨罩；進一步加強了焦?fàn)t烘爐控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

進一步的，本發(fā)明還采用了以下技術(shù)方案：所述控制柜采用不間斷電源UPS供電，不間斷電源UPS通過總開關(guān)分別連接至每個控制柜的子開關(guān)，每個控制柜內(nèi)裝有1個24V電源轉(zhuǎn)換模塊，事先將來自不間斷電源UPS的220V的交流電轉(zhuǎn)換為24V電源，給控制柜供電；

其具有的效果是：系統(tǒng)電源采用了不間斷電源UPS(10KVA，30分鐘)是為了保證控制系統(tǒng)的供電，充分保證控制系統(tǒng)監(jiān)控的及時性和穩(wěn)定性。由于所用數(shù)據(jù)采集和處理模塊工作電壓為24V,每個站的控制箱內(nèi)裝有1個24V電源轉(zhuǎn)換模塊，并配置1個雙極開關(guān)，實現(xiàn)本控制箱的電源供電保護。

進一步的，本發(fā)明還采用了以下技術(shù)方案：所述上位計算機采用的組態(tài)軟件為IFIX監(jiān)控軟件，IFIX監(jiān)控軟件應(yīng)用DATABASE數(shù)據(jù)庫，IFIX監(jiān)控軟件采用動態(tài)數(shù)據(jù)協(xié)議即DDE與EXCEL連接，從IFIX監(jiān)控軟件傳入數(shù)據(jù)至EXCEL進行計算。

其具有的效果是：針對溫度參數(shù)的處理，烘爐中需要對其中一些關(guān)鍵位置的溫度數(shù)據(jù)進行處理，但IFIX在計算數(shù)據(jù)上存在不足，需要利用計算機來輔助處理數(shù)據(jù)。應(yīng)用計算機快速 準(zhǔn)確處理數(shù)據(jù)的優(yōu)勢完成烘爐過程中各個部分參數(shù)的計算，烘爐技術(shù)員可以及時發(fā)現(xiàn)烘爐過程中溫度的變化，及時處理出現(xiàn)異常溫度的檢測部位，提高了工人的效率，節(jié)省了技術(shù)人員的時間。

進一步的，本發(fā)明還采用了以下技術(shù)方案：所述煤氣壓力調(diào)節(jié)閥采用了電動調(diào)節(jié)閥，所述電動調(diào)節(jié)閥帶閥門開度反饋，反饋電流4～20mA接入模擬量輸入模塊，控制電流4～20mA接入模擬量輸出模塊，壓力變送器采集煤氣管道的壓力，通過模擬輸入量模塊將壓力信號傳送到上位計算機中，經(jīng)過PID算法的調(diào)節(jié)后通過模擬量輸出模塊將4-20mA的電信號傳送給電磁煤氣壓力調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)閥門的開度。

其具有的效果是：為避免浪費過多的時間與精力在算法開發(fā)上，上位計算機直接選取了被廣泛使用的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)，在本申請中，主要通過控制安裝在焦?fàn)t焦側(cè)、機側(cè)的煤氣壓力調(diào)節(jié)閥控制煤氣流量，閥的開度與壓力關(guān)系為：閥開度小，煤氣壓力升高；閥開度大，煤氣壓力降低。

進一步的，本發(fā)明還采用了以下技術(shù)方案：所述上位計算機設(shè)置有智能自動報警系統(tǒng)，采集到的故障溫度與其他正確溫度偏差很大，智能自動報警系統(tǒng)通過將采集溫度與平均溫度比較可以判斷出采集溫度是否為故障并報警顯示；

其具有的效果是：當(dāng)采集到錯誤溫度時，顯示溫度會發(fā)生顏色的變化，便于智能自動報警系統(tǒng)將發(fā)生過的錯誤事件記錄下來，做成錯誤報表便于故障的查詢和系統(tǒng)的維護，并將所有報警信息進行匯總后的記錄。

進一步的，本發(fā)明還采用了以下技術(shù)方案：所述上位計算機依據(jù)國家耐火磚質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對焦?fàn)t砌筑硅磚樣品試驗的膨脹率試驗表，建立烘爐加熱過程數(shù)據(jù)庫，并結(jié)合溫度、煤氣壓力、自動調(diào)節(jié)閥的技術(shù)要求，建立溫度控制數(shù)學(xué)模型，繪制加熱控制曲線，根據(jù)加熱控制曲線實現(xiàn)對溫度的精確穩(wěn)定控制。

其具有的效果是：上位計算機根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，結(jié)合了焦?fàn)t結(jié)構(gòu)特點、焦?fàn)t加熱方式、焦?fàn)t操作維護要點等煉焦工藝技術(shù)，對采集的數(shù)據(jù)進行“大數(shù)據(jù)”智能分析，并及時在畫面進行智能報警、提示，指導(dǎo)技術(shù)人員進行相關(guān)的調(diào)整。

進一步的，為了解決現(xiàn)有技術(shù)的焦?fàn)t溫度控制不夠精確，本發(fā)明還公開了一種焦?fàn)t烘爐智能溫度控制方法，包括以下步驟：

焦?fàn)t溫度數(shù)據(jù)采集：將多個熱電偶分布在焦?fàn)t上的溫度檢測點，實現(xiàn)對焦?fàn)t工作過程中溫度的檢測并將檢測的溫度數(shù)據(jù)采用補償導(dǎo)線傳輸至模擬量輸入模塊；

焦?fàn)t壓力數(shù)據(jù)采集：將壓力變送器分布在焦?fàn)t的機側(cè)、焦側(cè)的壓力檢測點處，實現(xiàn)對焦 爐機側(cè)和焦側(cè)的烘爐煤氣壓力的測量，并將檢測的壓力信號傳輸至模擬量輸入模塊；

模擬量輸入模塊通過RS485/232轉(zhuǎn)換模塊與上位計算機相連，RS485/232轉(zhuǎn)換模塊還與模擬量輸出模塊相連，模擬量輸出模塊與安裝在焦?fàn)t焦側(cè)、機側(cè)的煤氣壓力調(diào)節(jié)閥相連；

計算機控制：上位計算機將焦?fàn)t工作過程中的溫度與設(shè)定值進行比較，當(dāng)溫度與設(shè)定值不一致時根據(jù)煤氣壓力調(diào)節(jié)閥的開度與壓力關(guān)系調(diào)節(jié)相應(yīng)的煤氣壓力調(diào)節(jié)閥的開度，進而控制入爐煤氣總量最終實現(xiàn)對溫度的控制。

進一步的，本發(fā)明的上述控制方法還采用了以下技術(shù)方案：當(dāng)溫度與設(shè)定值一致時，煤氣壓力調(diào)節(jié)閥不動作；

當(dāng)溫度與設(shè)定值不一致時，若實際溫度偏高，則煤氣壓力調(diào)節(jié)閥自動關(guān)，否則，煤氣壓力調(diào)節(jié)閥開度增加。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明焦?fàn)t烘爐數(shù)據(jù)采集和控制方法及裝置可有效降低烘爐成本，為烘爐過程提供科學(xué)的技術(shù)手段，意義十分重大。對于國家來說，避免了資源浪費，響應(yīng)了國家建設(shè)資源節(jié)約型社會的號召；對需要焦?fàn)t烘爐的企業(yè)來說，不需要考慮烘爐系統(tǒng)軟硬件的購買以及研制上花費的時間，避免浪費大量的人力和物力資源。

附圖說明

圖1本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖2本發(fā)明的溫度控制流程圖；

圖3本發(fā)明的電源供給連接圖；

圖4本發(fā)明的上位機軟件通道設(shè)置示意圖；

圖5本發(fā)明的模擬量接線連接示意圖；

圖6本發(fā)明的烘爐燃?xì)饪刂婆_參數(shù)界面示意圖。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)說明：

如圖1所示，一種焦?fàn)t烘爐智能溫度控制系統(tǒng)，包括：計算機、打印機、RS485/232轉(zhuǎn)換模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、現(xiàn)場熱電偶、壓力變送器、自動調(diào)節(jié)閥等組成。

如圖2所示，一種焦?fàn)t烘爐智能溫度控制方法，包括以下步驟：

控制的基本流程：熱電偶檢測實際看火孔的溫度→控制系統(tǒng)判斷實際檢測的溫度是否與預(yù)先設(shè)定的溫度一致→自動調(diào)節(jié)閥根據(jù)實際情況進行自動調(diào)節(jié)煤氣量的大小。

本發(fā)明與國內(nèi)目前烘爐控制技術(shù)的區(qū)別點為：

1、加熱控制曲線依據(jù)國家耐火磚質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心試驗數(shù)據(jù)(耐火磚的膨脹率、晶體轉(zhuǎn)換點)繪制，主要作用是指導(dǎo)新建焦?fàn)t安全烘爐作業(yè)，按照曲線平穩(wěn)升溫，使得耐火磚得到均勻、緩慢而又充分地膨脹，避免耐火磚因熱應(yīng)力集中或晶體轉(zhuǎn)換而損壞，從而使焦?fàn)t安全運行同時提高其使用壽命；

2、參考了實際工業(yè)工藝控制過程，引入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)主要為前期實驗室檢測的耐火磚晶體轉(zhuǎn)換溫度點、預(yù)設(shè)溫度點、現(xiàn)場熱電偶實時溫度檢測點(燃燒室溫度、蓄熱室溫度、篦子磚溫度、總煙道溫度、小煙道溫度、抵抗墻溫度)、煤氣壓力檢測點、時間點等；依據(jù)加熱控制曲線計算出烘爐期間各個時間段(按照每1個小時為一個時間段)需要升溫的溫度、現(xiàn)場檢測溫度、煤氣壓力、煤氣流量等參數(shù)，建立了煤氣烘爐加熱模型，目的是實現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)場實際檢測的溫度精準(zhǔn)調(diào)節(jié)控制煤氣流量，使得實際烘爐溫度按照加熱控制曲線平穩(wěn)進行，確保烘爐安全；

3、結(jié)合了焦?fàn)t結(jié)構(gòu)特點、焦?fàn)t加熱方式、焦?fàn)t操作維護要點等煉焦工藝技術(shù)，對采集的數(shù)據(jù)進行“大數(shù)據(jù)”智能分析，并及時在畫面進行智能報警、提示，指導(dǎo)技術(shù)人員進行相關(guān)的調(diào)整。

本發(fā)明一方面通過監(jiān)測與系統(tǒng)分析各類焦?fàn)t爐型的烘爐過程，并進行焦?fàn)t理論分析、研究來支持節(jié)能與長壽理論；另一方面根據(jù)焦?fàn)t烘爐控制特點，充分考慮計算機、自動化控制與煉焦工藝(加熱控制、耐火磚膨脹特性、焦?fàn)t結(jié)構(gòu)特點、焦?fàn)t加熱方式等)的有機結(jié)合：

(1)加熱控制

不同型號、不同廠家的耐火磚膨脹率、晶體轉(zhuǎn)換點不同，為此在烘爐前需要將耐火磚樣品送到國家耐火磚質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心試驗，并繪制出加熱控制曲線；

(2)焦?fàn)t結(jié)構(gòu)特點

焦?fàn)t不同部位的耐火磚材料也各有不同，膨脹率、晶體轉(zhuǎn)換點也不同，因此分別在燃燒室、蓄熱室、篦子磚、總煙道、小煙道、抵抗墻設(shè)置了熱電偶溫度檢測點，采集各個部位的實時溫度；

在控制系統(tǒng)中，根據(jù)加熱曲線預(yù)先設(shè)置目標(biāo)控制溫度，同時控制系統(tǒng)采集布置在現(xiàn)場的各個溫度檢測點檢測的實時溫度來實現(xiàn)及時精準(zhǔn)控制。

通多對各種型號的焦?fàn)t的測量爐體溫度的研究，對大量數(shù)據(jù)的處理后找到更方便簡潔的焦?fàn)t烘爐加熱技術(shù)。

本發(fā)明通過深入了解焦?fàn)t本體內(nèi)部組成材料及其各種耐火磚的特性，依據(jù)國家耐火磚質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對焦?fàn)t砌筑硅磚樣品試驗的膨脹率試驗表，建立烘爐加熱過程數(shù)據(jù)庫，并結(jié) 合溫度、煤氣壓力、自動調(diào)節(jié)閥有關(guān)技術(shù)要求，綜合計算，探索建立溫度控制數(shù)學(xué)模型，開發(fā)焦?fàn)t溫度智能控制裝置，科學(xué)指導(dǎo)焦?fàn)t烘爐加熱工藝過程。

本發(fā)明開發(fā)一套結(jié)構(gòu)化、可重復(fù)使用的控制系統(tǒng)產(chǎn)品，并向?qū)τ泻鏍t需要的企業(yè)開放此系統(tǒng)，完成預(yù)定的烘爐計劃。實現(xiàn)焦?fàn)t自動精確烘爐，延長焦?fàn)t使用期限，更加科學(xué)化、專業(yè)化的對焦?fàn)t加熱過程進行控制。

本發(fā)明現(xiàn)場分布在焦?fàn)t爐體的不同位置的400多個檢測點如何方便數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場安裝施工，盡可能減少電纜鋪設(shè)量，減少信號的衰減，更有利于現(xiàn)場故障的排查和維修更換問題，完成這個系統(tǒng)需要的400多個溫度測量點的氣溫記錄、顯示。

本發(fā)明現(xiàn)場模擬量輸入模塊與模擬量輸出模塊通過RS485/232轉(zhuǎn)換模塊與上位計算機相連。通過現(xiàn)場的模擬量輸入模塊將采集到的溫度、煤氣壓力經(jīng)過通訊模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C中，通過計算機軟件IFIX對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行顯示、處理、存儲等。

本發(fā)明還為解決傳統(tǒng)烘爐模式出現(xiàn)的弊端，采用先進的工控軟件IFIX，結(jié)合DDE、EXCEL等計算機技術(shù)，使用IFIX監(jiān)控軟件提供的各種開發(fā)研制功能，實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控、溫度回路控制(看火孔實際溫度、煤氣壓力、自動調(diào)節(jié)閥等構(gòu)成的串級控制回路)、數(shù)學(xué)運算、報警提示、趨勢曲線、報表打印等這些復(fù)雜繁瑣的問題。通過DDE通訊模式實現(xiàn)IFIX與Excel的連接，同時應(yīng)用IFIX提供的Vi sual Bas ic腳本編程環(huán)境，實現(xiàn)了較復(fù)雜的控制算法以及智能控制功能，烘爐溫度報表定時保存、打印等。

本發(fā)明裝置將烘爐的每個監(jiān)測點接入控制系統(tǒng)，通過IFIX進行集中顯示、控制，有效、及時地對烘爐過程中的每個監(jiān)測點進行控制，最大程度的減輕烘爐溫度的高頻浮動變化，確保焦?fàn)t的使用壽命和使用中的安全性；實現(xiàn)烘爐溫度報警及歷史趨勢顯示等。

根據(jù)焦?fàn)t工藝，一般依焦?fàn)t中心線粗劃分，推焦車或裝煤車一側(cè)為機側(cè)，有的使用裝煤推焦車，有的采用頂裝煤；攔焦車或熄焦車一側(cè)為焦側(cè)。本發(fā)明裝置需要對焦?fàn)t機側(cè)和焦側(cè)的烘爐煤氣2個壓力測量點的力度記錄、顯示、自動調(diào)節(jié)，保證機側(cè)和焦側(cè)烘爐煤氣壓力的穩(wěn)定(壓力與流量的平方成正比。在操作過程中，以調(diào)節(jié)壓力為手段，調(diào)節(jié)流量為目的；通過控制煤氣的總量最終實現(xiàn)控制溫度)，保證控制操作精度和及時性，降低人工成本的投入，根據(jù)不同情況可以選擇手動調(diào)節(jié)或者是自動調(diào)節(jié)完成對兩側(cè)烘爐煤氣壓力的自動控制(一般設(shè)置3.5KPa，通過調(diào)節(jié)閥閥門開度大小實現(xiàn)壓力的控制)，實現(xiàn)自動烘爐。

烘爐過程中有400多個溫度檢測點需要溫度檢測和顯示，現(xiàn)場檢測點分布在長達(dá)100多米的焦?fàn)t上，熱電偶均采用K、E型，共計400多支。其中主要檢測：標(biāo)準(zhǔn)燃燒室橫向排放溫度、燃燒室橫向排放氣溫、標(biāo)準(zhǔn)蓄熱室溫度、抵抗墻溫度，標(biāo)準(zhǔn)小煙道氣溫、機、焦側(cè)煙道 及全部煙道氣溫。并采用補償導(dǎo)線進行信號傳輸，有效避免信號的干擾和衰減。系統(tǒng)裝置將現(xiàn)場400多個檢測點分布在8個控制柜布線處理，由于現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣,為了較好地保證焦?fàn)t烘爐控制系統(tǒng)的可靠性，控制柜增加了密封性和防雨罩。

本系統(tǒng)裝置采用的現(xiàn)場總線控制策略，通過現(xiàn)場485總線將8個控制柜連接在一起，通過485轉(zhuǎn)232通信方式，將數(shù)據(jù)傳送至上位機集中控制管理。

為了保證控制系統(tǒng)的供電，系統(tǒng)電源采用了不間斷電源UPS(10KVA，30分鐘)，充分保證控制系統(tǒng)監(jiān)控的及時性和穩(wěn)定性。由于所用數(shù)據(jù)采集和處理模塊工作電壓為24V,每個站的控制箱內(nèi)裝有1個24V電源轉(zhuǎn)換模塊，并配置1個雙極開關(guān)，實現(xiàn)本控制箱的電源供電保護。供電系統(tǒng)如圖3所示。

焦?fàn)t烘爐控制系統(tǒng)的軟件部分采用組態(tài)軟件：IFIX 5.0、電子文本軟件：Excel、4000-5000utility模塊配置程序，過程自動化控制系統(tǒng)運行環(huán)境為中文版WINDOWS 7和IFIX控制程序。如果在軟件部分使用常規(guī)的C或者java進行編程實現(xiàn)，完成項目的工程量會非常龐大，很難實現(xiàn)烘爐過程中所需要的功能，裝置采用了研華的ADAM4000系列模塊，所以也使用了研華配套的4000-5000utility模塊配置程序。

本焦?fàn)t烘爐控制裝置包括檢驗測試與操作兩部分，檢測部分的功能為：采集記錄焦?fàn)t本體看火孔溫度、機側(cè)焦側(cè)煤氣壓力等過程檢測參數(shù)；控制部分的功能：通過控制進入焦?fàn)t內(nèi)的煤氣流量與壓力來達(dá)到控制入爐煤氣總量，爐子內(nèi)氣體的壓力和流量是閉環(huán)控制，根據(jù)溫度的高低隨時調(diào)節(jié)煤氣流量。IFIX監(jiān)控軟件包括大量的程序作用，能操作內(nèi)部回執(zhí)器件量和閉合量的共用，接通外部接線端子的聯(lián)通，簡易地完成系統(tǒng)對檢測點的監(jiān)控、溫度閥門的回路控制、大量數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)運算、異常溫度的報警提示、自動打印報表等。IFIX同時提供Visual Basic腳本編程環(huán)境，可方便實現(xiàn)較復(fù)雜的控制算法，實現(xiàn)智能控制功能，使得設(shè)計控制方案更加簡便。

在IFIX工控軟件的平臺上，應(yīng)用了DATABASE數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了對每個通道進行定義的功能，如圖4所示，“Tag Name”中輸入標(biāo)簽名，這個標(biāo)簽名一一對應(yīng)于現(xiàn)場熱電偶檢測點，且每個名字都是唯一的；“Type”是變量類型，期中“AI”為模擬量輸入；“Description”是對現(xiàn)場檢測點的說明和描述?！癝can Time”是掃描時間，通常定掃描周期為1s；“I/O Dev”是I/O的硬件設(shè)備；“I/O Addr”是硬件地址即定義每個模塊通道對應(yīng)的現(xiàn)場檢測點，該地址與現(xiàn)場設(shè)備也是一一對應(yīng)的，每個地址都是唯一的；“Curr Value”是現(xiàn)場檢測點實時檢測值即測量的溫度或者壓力。

由于焦?fàn)t烘爐系統(tǒng)的野外工作環(huán)境溫度都很高，系統(tǒng)還需要處理大量的數(shù)據(jù)，因此會大 大增加系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，熱電偶容易損壞，而烘爐時限又比較長，烘爐期間損壞的熱電偶傳來錯誤數(shù)據(jù)的可能性也比較高。為解決該問題，對系統(tǒng)設(shè)置了強大的智能自動報警系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，會自動彈出警報對話框，提醒操作人員進行處理。采集到的錯誤溫度一般與其他正確溫度偏差很大，所以通過其與平均溫度的比較可以判斷出采集溫度是否正確。當(dāng)采集到錯誤溫度時，顯示溫度會發(fā)生顏色的變化，報警系統(tǒng)將發(fā)生過的錯誤事件記錄下來，做成錯誤報表便于故障的查詢和系統(tǒng)的維護，并將所有報警信息進行匯總后的記錄。

采用DDE技術(shù)的報表自動打印功能設(shè)計，在烘爐過程中，每時每刻都會有大量的數(shù)據(jù)需要處理，像報表的打印，數(shù)據(jù)的處理與保存，但是IFIX在處理數(shù)據(jù)方面存在不足，而且使用也不是很方便，因此裝置把借助計算機的其他應(yīng)用程序。在IFIX與輔助軟件的連接上DDE的通訊模式得到了充分的應(yīng)用，DDE是動態(tài)數(shù)據(jù)交換，用于Windows運行環(huán)境下的動態(tài)數(shù)據(jù)交換協(xié)議，在服務(wù)器上進行信息處理，通過客戶機獲取信息，即兩個程序之間相互發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。烘爐過程中需要每小時對現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)進行記錄，記錄內(nèi)容還需要打印存檔，傳統(tǒng)的人工手動操作方式既繁瑣又浪費人力且容易出錯。選擇windows平臺上的Excel作為輔助軟件。在Excel上實現(xiàn)了烘爐數(shù)據(jù)記錄的打開、打印、保存，定時自動將現(xiàn)場溫度及煤氣流量數(shù)據(jù)打印出來。在烘爐報表中采用DDE技術(shù)，將IFIX數(shù)據(jù)庫中的變量數(shù)據(jù)發(fā)送給Excel，方便快捷的實現(xiàn)了IFIX數(shù)據(jù)庫和Excel之間的信息互傳。

烘爐曲線的顯示制作，烘爐過程中應(yīng)用了IFIX預(yù)測發(fā)展的功能，研制出了將理論烘爐曲線與實際烘爐曲線同時通過圖線表示出來的功能，此優(yōu)點極具操作指導(dǎo)意義。為了使溫度與理想溫度曲線吻合，將理想溫度曲線數(shù)據(jù)導(dǎo)入到IFIX中形成曲線圖，然后將實際溫度在IFIX中進行記錄與理想溫度曲線進行比較，通過理論上的烘爐曲線和現(xiàn)場操作的烘爐曲線在同一個界面進行比對，使得兩者的差別更加直觀，更加形象，工藝人員可以根據(jù)該功能來分析當(dāng)前溫度與理論溫度的差距，及時的對溫度進行調(diào)控修正，達(dá)到對焦?fàn)t最高質(zhì)量烘爐的要求。

檢測點的軟件修改設(shè)計功能，為了適應(yīng)不同型號的焦?fàn)t監(jiān)測點的分布略有不同，根據(jù)不同型號的焦?fàn)t監(jiān)測點位置的分布可對檢測點的位置配置進行軟件修改設(shè)計。例如某個模塊的接線端出現(xiàn)故障需要將該點接到其他端子上，就需要對其軟件上的檢測點進行修改才能正確顯示該點溫度。

溫度參數(shù)的處理，烘爐中需要對其中一些關(guān)鍵位置的溫度數(shù)據(jù)進行處理，但IFIX在計算數(shù)據(jù)上存在不足，需要利用計算機來輔助處理數(shù)據(jù)。應(yīng)用計算機快速準(zhǔn)確處理數(shù)據(jù)的優(yōu)勢完成烘爐過程中各個部分參數(shù)的計算，烘爐技術(shù)員可以及時發(fā)現(xiàn)烘爐過程中溫度的變化，及時 處理出現(xiàn)異常溫度的檢測部位，提高了工人的效率，節(jié)省了技術(shù)人員的時間。烘爐過程有幾個關(guān)鍵的參數(shù)需要獲取，例如全爐平均溫度，燃燒室總平均溫度，每爐平均溫度等，以便于操作工總體了解烘爐情況，由于IFIX在處理數(shù)據(jù)上存在不足，在數(shù)據(jù)通信中運用了windows平臺上的動態(tài)數(shù)據(jù)協(xié)議即DDE將IFIX與EXCEL連接，從IFIX傳入數(shù)據(jù)給EXCEL進行計算。

為避免浪費過多的時間與精力在算法開發(fā)上，裝置直接選取了被廣泛使用的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。在本裝置中，調(diào)節(jié)主要通過控制安裝在焦?fàn)t焦側(cè)、機側(cè)的煤氣壓力調(diào)節(jié)閥控制煤氣流量。閥的開度與壓力關(guān)系為：閥開度小，煤氣壓力升高；閥開度大，煤氣壓力降低。

焦?fàn)t機焦兩側(cè)的壓力控制調(diào)節(jié)閥采用了電動調(diào)節(jié)閥，帶閥門開度反饋。反饋電流4～20mA接入模擬量模塊，控制電流4～20mA接入模擬量輸出部分。3051型壓力變送器采集煤氣管道的壓力，通過模擬輸入量模塊將壓力信號傳送到計算機中，經(jīng)過PID算法的調(diào)節(jié)后通過模擬量輸出模塊將4-20mA的電信號傳送給電磁煤氣壓力調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)閥門的開度?，F(xiàn)場原理接線簡圖如圖5所示。

在IFIX溫度調(diào)試中，根據(jù)烘爐的工藝要求選擇采用PID控制，運用工控軟件提供的平臺可以方便的對調(diào)節(jié)畫面設(shè)置美觀友好的控制界面。在IFIX中通過雙擊工作臺畫面上的調(diào)節(jié)閥按鈕，方便的調(diào)出PID控制調(diào)節(jié)畫面，根據(jù)現(xiàn)場情況和溫度要求來設(shè)定當(dāng)時的壓力值和參數(shù)，在正常情況下，采用PI控制就能滿足自動控制的壓力要求。但由于煤氣烘爐管道較長(約130米)，簡單的PI控制滿足不了自動調(diào)節(jié)的要求，于是采用了PID自動控制，參數(shù)分別確定為P:1.25、I：0.85、D:0.25，可以實現(xiàn)超前反應(yīng)調(diào)節(jié)，消除了煤氣壓力波動帶來的震蕩影響，實現(xiàn)烘爐煤氣的壓力平穩(wěn)。

如圖6所示，設(shè)置了燃?xì)饪刂婆_界面，可以對燃?xì)獾目刂品绞竭M行隨意的選擇，有傳統(tǒng)的人工手動現(xiàn)場控制方式，也有基于PID算法控制系統(tǒng)的自動控制方式，可以根據(jù)現(xiàn)場的不同情況，靈活方便的更換選擇。還可以對一些局部主要部位如燃?xì)庵鞴艿?、機側(cè)管道、焦側(cè)管道的閥門開度和燃?xì)鈮毫Φ慕y(tǒng)計進行特別管理。以確保烘爐過程的萬無一失。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。