西门子模块6ES7277-0AA22-0XA0技据

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1  引言
        石灰是炼钢重要辅助原料之一，炼钢生产需要、活性度高的治金石灰。气烧石灰竖窑是以煤气为主要燃料的一种窑形，石灰的焙烧对温度要求较为严格，入炉煤气流量和热值均要求保持均衡稳定。在钢铁企业里，存在着高炉、焦炉、转炉多种煤气，其成份和热值均有较大的差别，如何及时掌握入炉煤气成份、热值,以便实时调节炉况，对于气烧石灰生产而言就显得为重要。

2  系统设计
        三钢矿山公司1-7#气烧窑均由一总管供应煤气，经加压机加压后，分送至各座气烧窑，其总管所用气源既有高炉煤气，又有转炉煤气，焦炉煤气，煤气成份热值随各种煤气配入量的不同而大幅波动，以往纯靠司炉工观察火色来指导操作，生产调控为困难。为解决煤气成份热值波动无法实时掌握的难题，根据现场具体工艺要求，三钢矿山公司1-7#气烧窑在煤气总管上安装取样探头，采用zd101-64煤气成份在线分析系统，来实时跟踪分析co、ch4、h2的含量，并与1-7#气烧窑plc系统联网通讯，实现检测自动化，入炉热值积算,自动化,系统其有外控运行和自动化运行两种状态,在分析状态下具备了完善上、下限控制、报警及曲线记录功能。
2.1 配置与总体设计
        (1) 分析单元  
        气体分析仪采用德国abbel3000 ，分析精度±1%fs，线性度≤±0.5%fs，零点漂移<0.5%fs/months。
        (2) 免维护取样探头 
        采用南京智达公司自主研制的探头，号zl002 20707.9。
        (3) 取样预处理系统 
        包含复合硫过滤器、报警监视过滤器、抽气泵(knf)/冷凝气、自动排液式气液分离器组。
        (4) 反吹系统 
        包含以下部分：大流量防腐电磁阀组(ckd)、气源净化器组、低声能自清灰装置、自动试漏装置等。
        (5) 控制 
        采用西门子s7-300系统，软件采用step7 v5.3，工控机采用闽台研华，界面软件采用wincc6.0。
        (6) 标准气 (连铝合金钢瓶、气体减压阀)。
        控制系统如附图所示。

附图  控制系统

         关键技术措施
        (1) 煤气中粉尘含尘量大的防堵措施。回收煤气虽经多方处理，煤气中粉尘含量仍然很大，而且粉尘粒度分布中，密度大而粘，细尘较多，这对于取样分析是十分恶劣和困难的情况。气体的成份分析,预处理是关键。以往取样探头前级过滤器承受恶劣的环境也易堵，这一现象是由于传统的过滤器采用钢性表面微孔过滤原理造成的。钢性表面微孔过滤器只靠表面积过滤，介质间隙很小，分析时大量烟尘阻挡过滤器的表面，易造成堵塞。同时一部分灰尘进入微孔，也有硫化物以气态和雾状进入微孔，在内部结成固体，在反吹时，间隙内的烟尘和结晶物无法，造成堵塞。解决这一问题从过滤原理上来找方法。现场采用的大容量介质过滤器，以保证分析精度，提高过滤效率，不仅靠表面积过滤，还利用本身容积进行过滤，容尘量大，反吹时间隙变大，使清灰率大大增加，长期使用不堵塞。
        (2) 复合能量反吹系统。任何取样系统，经过反吹的步骤，一般情况下，采用的是脉冲气流反吹，单一的脉冲气流反吹达不到很好的清灰效率，反吹不反而会导致余留在过滤器内的灰尘累积而堵塞。本系统采用了脉冲气流压力能、机械振动能和内置在过滤器内的次声能三种能量复合反吹，能有效滤除过滤器死角的灰尘板结现象，滤器的长期使用不需要维护。
        (3) 完善的系统技术。系统采用进口的siemense  plc，具备自动生产反吹故障识别，限报警、与生产过程连锁控制、连锁等控制功能，所有输入输出开关量控制信号和报警信号均为无源点信号。保证系统的运行，并在出现故障后及时帮助操作找出故障点，恢复系统的生产。
        (4) 控制与输出。系统具有全中文图形显示界面，可显示参数列表、曲线、棒状图、历史数据、报表自动生成等，在分析站只要轻轻点击，所有煤气成份数据一目了然，为确保系统运行，系统设置了完善限报警，事故报警，通过设定必要的量，来实时调控各种成份煤气配入管仪表阀，来控制煤气热值，保持相对稳定，以确保石灰竖窑生产的均衡稳定。
系统还通过数据输出接口成功实现了与1#-7#气烧窑plc系统，dcs系统的对接，成功实现数据资源共享，并实现了各plc，dcs操作员站入炉煤气热值自动在线累积，为控制降低吨灰热耗提供了有力的指导。

3  结束语
        本套系统自从投运后，至今一直运行良好，其系统流量一直正常，稳定，取样探头没有堵塞，一次都没有维护，系统分析仪每三个月校对一次，其零点漂移、量程漂移均在0.4%以内，整个系统响应速度相当快，实时分析出来的煤气成份及其历史曲线，有力地指导了生产，为窑炉实时控制与调节提供了有力的依据，自系统投运以来，石灰质量稳步攀升，有力支持了炼钢生产，带来可观的经济效益

云南铜业集团公司大红山铜矿二期工程设计选用无轨设备开采，四个采区用分段空场法的基建盘区已进入深孔的设计和施工，其深孔主要采用瑞典阿斯特拉公司Samba H1354凿岩台车。由于是在井下施工，作业环境相对较差，从江苏梅山铁矿和静铁山铁矿进口同类型设备的使用效果来看，Samba H1354凿岩台车配套的定向控制系统价格昂贵，但不能适应井下的作业环境，实际使用的时间短，维护费用高，甚至连厂家的销售代表也建议不必配置该系统。因此，大红山铜矿二期工程设计选用的Samba H1354凿岩台车未定购定向定位控制系统。 

但当穿爆队在井下进行Samba H1354凿岩台车实际操作和一次成井深孔施工时，由于设备采用人工定向，因而定向仪器的系统误差、人为误差均较大，致使深孔偏差率达5.2% ～10.5%(3～6。)，难以满足一次成井和下一步盘区深孔施工的精度要求，同时其定位、定向时间太长(一般为10～15 min/孔)，使得Samba H1354凿岩台车的凿岩效率不能充分发挥。 

为此，我们决定自行研制Samba H1354凿岩台车定向定位系统，提高定向仪器的精度，降低仪器的系统误差和人为误差，从而确保深孔的质量，加快设备的定向系统的操作速度，大限度地发挥该设备的优越性能。 

Samba H1354凿岩台车定向定位系统的研制应确保凿岩台车施工的深孔符合设计的精度要求，能为今后的盘区落矿和一次成井实验提供为的保;其次，应大幅度节省凿岩过程总的定位、定向时间，提高设备的使用效率;后，要降低操作人员的劳动强度，节约保养维修费用，减少维修时间，降低单位固定成本和活劳动成本。 

因此，该项目的成功实施将随着凿岩台车的大量使用而带来较大的经济效益。 

在进口Samba H1354凿岩台车上加装的定向定位自动控制系统由旋转编码器、PIE和工业图形显示器构成，可以完成凿岩台车凿岩角度的设定并自动定向定位，大大提高了凿岩台车的工作效率。 

根据阶段对凿岩台车掌握的具体数据，确定了提高定向仪器精度、减少定向仪器的系统误差和人为误差，缩短定向定位操作时间，提高凿岩台车工作效率的研制目标。具体控制要求为：定向系统精度0.6°，定向速度控制不大于1 min/孔;定向自动化率**。 

1 定向控制系统的构成 

根据我们确定的研制目标，结合深孔凿岩台车的动作方式、控制原理及井下高频振动、高温高湿的作业环境，我们进行了深入细致的讨论分析，后确定了性能优良、价格合理、适合凿岩台车工作环境的下列设备作为本系统的主要监测元件和控制器：日本光洋公司的旋转编码器，日本欧姆龙公司的CdM1系列PLC，日本Digital公司的工业图形显示器。 

凿岩台车定向定位系统主要由旋转编码器、PLC和工业图形显示器构成(见图1)。抬臂位置和转盘位置由旋转编码器，旋转编码器的角度信号进入PLC后，由PLC进行处理和运算，并通过通信口将处理后的角度信号送到工业图形显示器上显示，与此同时，通过工业图形显示器接受操作工的定位角度输入指令，根据定位角度输入指令，由PLC自动控制凿岩台车相应的电磁阀，操作凿岩臂运行到角度。 

1 引言 

目前， 我国绝大部分矿井提升机(过70%)采用传统的交流提升机电控系统(tkd-a为代表)。tkd控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统。经过多年的发展，tkd-a系列提升机电控系统虽然已经形成了自己的特点，然而其不足之处也显而易见，它的电气线路过于复杂化，系统中间继电器、电气接点、电气联线多，造成提升机因电气故障停车事故不断发生。采用plc技术的新型电控系统都已较成功的应用于矿井提升实践，并了较好的运行经验，克服了传统电控系统的缺陷，代表着交流矿井提升机电控技术发展的趋势。 

2 总体设计方案 

基于plc技术的矿井交流提升机电控系统控制电路组成结构如图1所示，要由以下5部分组成：高压主电路(包括高压换向器、电动机、启动柜、动力制动电源)、主控plc电路、提升行程检测与显示电路、提升速度、提升信号电路，其中高压主电路部分仍采用传统的继电器控制电路。

 
图1 矿井交流提升机电控系统框图

 
图2 提升机主回路系统原理图

 
图3 单闭环动制动系统方框图

 
图4 速度给定电路

 
图5 动力制动电压形成回路

 
图6 plc数字显示电路

 
图7 主控plc电路及扩展i/o接线

 
图8 主程序控制流程图