煉焦生產(chǎn)自動(dòng)化對(duì)提高焦炭質(zhì)量、節(jié)能降耗（焦?fàn)t加熱用的煤氣約占整個(gè)煉焦廠總能耗的70%）、延長(zhǎng)焦?fàn)t的壽命、減少環(huán)境污染和改善勞動(dòng)條件都具有很重要意義，而且可以獲得重大的經(jīng)濟(jì)效益。因此國(guó)內(nèi)外都對(duì)實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t自動(dòng)化，特別是加熱過(guò)程優(yōu)化控制作了許多研究，并成功地推出了十多種焦?fàn)t加熱自動(dòng)控制系統(tǒng)。日本已有57座焦?fàn)t實(shí)現(xiàn)了焦?fàn)t加熱自動(dòng)控制（指新的有前饋或反饋的自動(dòng)控制系統(tǒng)），其中3座還實(shí)現(xiàn)了單個(gè)燃燒室的加熱控制，美、法、德、荷蘭和芬蘭等國(guó)也有一些焦?fàn)t實(shí)現(xiàn)了焦?fàn)t加熱自動(dòng)控制。國(guó)內(nèi)自80年代以來(lái)，對(duì)焦?fàn)t加熱自動(dòng)控制也引起重視，并采用開發(fā)和引進(jìn)兩種方法來(lái)提高焦?fàn)t加熱控制的水平。引進(jìn)已有三種：寶鋼二期引進(jìn)美國(guó)凱撒公司的COHC技術(shù)，三期引進(jìn)日本關(guān)西熱化學(xué)公司的技術(shù)，酒鋼引進(jìn)德國(guó)OTTO公司的ABC技術(shù)等。自行開發(fā)的有：鞍鋼與冶金部自動(dòng)化研究院合作研制成功的焦?fàn)t燃燒控制系統(tǒng)（耗熱量降低2.4%，提高了焦炭質(zhì)量）、中科院新疆物理所和上海焦化廠的焦?fàn)t加熱計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（耗熱量降低1.5%，全爐直行溫度波動(dòng)為±5℃）、浙江大學(xué)和重鋼的焦?fàn)t計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制系統(tǒng)（耗熱量降低2.68%）以及北京科技大學(xué)和鐵道科學(xué)研究院及北京焦化廠的焦?fàn)t模糊優(yōu)化控制系統(tǒng)等。

二、煉焦生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成

（一）自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成
煉焦生產(chǎn)過(guò)程采用飛天智能自動(dòng)化系統(tǒng)后結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 煉焦生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本方案是針對(duì)年產(chǎn)50萬(wàn)t焦炭的現(xiàn)代化的中型焦?fàn)t而設(shè)計(jì)的，它具有以下特點(diǎn)：

1、操作方式采用分散與集中相結(jié)合方式，配煤和干熄焦控制是分散在配煤及干熄焦操作室內(nèi)進(jìn)行，焦?fàn)t控制在中控室內(nèi)進(jìn)行，但可*全部監(jiān)控而便于操作和減少崗位人員。

2、統(tǒng)一考慮，但可分步實(shí)施，例如可先上關(guān)鍵的焦?fàn)t或配煤系統(tǒng)，以收到zui大效果。

3、管控一體化。系統(tǒng)可包括某些管理功能，如質(zhì)量分析、設(shè)備診斷和統(tǒng)計(jì)以及計(jì)劃編制等。

4、使用工業(yè)PC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的過(guò)程計(jì)算機(jī)，PLC作為基礎(chǔ)自動(dòng)化的測(cè)控設(shè)備，成本低，本事大，不僅節(jié)省投資且增加靈活性。

5、使用成功和在國(guó)內(nèi)行之有效的且成本低的數(shù)學(xué)模型，如配煤優(yōu)化模型、焦?fàn)t加熱輔助控制COHC系統(tǒng)等而較容易地獲得重大的經(jīng)濟(jì)效益。

6、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化。關(guān)鍵數(shù)據(jù)共享而大大提率，如生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)科可直接從網(wǎng)絡(luò)下載生產(chǎn)數(shù)據(jù)，不僅及時(shí)準(zhǔn)確且省力化，調(diào)度室和廠長(zhǎng)可即時(shí)了解生產(chǎn)情況，便于及時(shí)采取措施。

7、使用人工智能技術(shù)（專家系統(tǒng)）來(lái)控制關(guān)鍵工序如焦?fàn)t加熱，以達(dá)到節(jié)能降耗和改善質(zhì)量，使沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的操作人員也可達(dá)到熟練操作人員水平。使用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)預(yù)測(cè)焦炭質(zhì)量，以便及時(shí)修正配料和采取其他措施，還可改變工藝參數(shù)后，預(yù)測(cè)生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)，以便決策和強(qiáng)化生產(chǎn)。此外，傳統(tǒng)的控制都是PID方式，但在實(shí)踐中難以適應(yīng)眾多干擾和負(fù)荷變化，特別是隨著生產(chǎn)的推移，往往出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥門不靈活，閥徑過(guò)大，而使控制質(zhì)量不能滿足，振蕩等出現(xiàn)，而導(dǎo)致不能使用，zui后變成手動(dòng)控制，而國(guó)內(nèi)外均用模糊控制來(lái)解決，它是按人工操作規(guī)則模糊化和優(yōu)化，它不僅使在不更換任何設(shè)備下自動(dòng)化重新成為可能（因?yàn)橐话阋鼡Q調(diào)節(jié)閥很困難，這是由于不僅價(jià)格貴，且須停產(chǎn)安裝，甚至切割管道制作縮管以適應(yīng)閥徑要求，而難以實(shí)現(xiàn)）。而且調(diào)節(jié)質(zhì)量比之PID更好，例如調(diào)節(jié)時(shí)間、衰減度、波動(dòng)次數(shù)、控制質(zhì)量對(duì)干擾的適應(yīng)均*很多。

（二）自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能

1、基礎(chǔ)自動(dòng)化

配煤

（1） 數(shù)據(jù)采集。

（2） 定量給料及煤配比模糊控制。

（3） 各料槽料位模糊控制。

（4） 加水加粘結(jié)劑模糊控制（當(dāng)工藝流程是成型煤時(shí)）。

（5） 各膠帶運(yùn)輸機(jī)等起動(dòng)、停止、連鎖和順序控制。

焦?fàn)t

（1） 數(shù)據(jù)采集。

（2） 集氣管壓力模糊控制。

（3） 加熱控制，包括煤氣、空氣流量、空燃比控制，熱值補(bǔ)正等。

（4） 混合煤氣預(yù)熱后溫度模糊控制。

（5） 大煙道吸力模糊控制。

（6） 煤氣放散控制及自動(dòng)點(diǎn)火。

（7） 各輸送機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)、連鎖、順序、起動(dòng)、停止等控制。

（8） 換向控制。

（9） 三大車連鎖控制等。

干熄焦（可選）

（1） 據(jù)采集。

（2） 干熄焦預(yù)存段壓力模糊控制。

（3） 汽包水位和給水流量三沖量調(diào)節(jié)。

（4） 過(guò)熱器出口蒸汽壓力及溫度控制。

（5） 過(guò)熱蒸汽放散控制。

（6） 除氧器壓力模糊控制。

（7） 純水槽液位模糊控制。

（8） 進(jìn)除氧器低壓蒸汽壓力模糊控制等。

（9） 各輸送機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)、連鎖、順序、起動(dòng)、停止等控制。

2、過(guò)程自動(dòng)化

有關(guān)過(guò)程自動(dòng)化的功能見圖2。

圖2 煉焦生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化級(jí)的主要功能

（1） 作業(yè)計(jì)劃輸入。

（2） 配料倉(cāng)料位監(jiān)控。

（3） 編制輸送計(jì)劃。

（4） 系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

（5） 配料計(jì)算模型和優(yōu)化配料模型（成本zui低）以及專家系統(tǒng)。

（6） 原料配合比設(shè)定。

（7） 焦?fàn)t加熱輔助控制COHC模型運(yùn)算。

（8） 技術(shù)計(jì)算。

（9） 操作實(shí)況收集。

（10）報(bào)表編制。

（11）數(shù)據(jù)通信。

（12）焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

（13）每班及每月循環(huán)推焦圖表的編制。

（14）亂箋處理專家系統(tǒng)。

（三）飛天智能自動(dòng)化系統(tǒng)軟硬件配置

1、自動(dòng)化系統(tǒng)軟硬件（不包括干熄焦）

采用飛天通用智能自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行控制。

（1） PLC控制站，共3臺(tái)。另設(shè)編程器。

初步估計(jì)I/O點(diǎn)：

A.儀表PLC：2套，每套AI-120；AO-16，DI-32，DO-32點(diǎn)。

B.電控：

配煤及煤輸送PLC：1臺(tái)，AI-32；DI-200；DO-200，PI-10點(diǎn)。

煉焦PLC：2套，每套AI-8；DI-160；DO-160。

（2） 操作監(jiān)視裝置與過(guò)程計(jì)算機(jī)。采用大容量的工控微機(jī)IPC，內(nèi)存為128MB以上，硬盤10G以上，主頻為1GHz以上；10臺(tái)打印機(jī)。

2、自動(dòng)化系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件采用WINDOWS-NT，監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用組態(tài)王或SYNALL、FIX、INTOUCH等可選擇，人工智能和數(shù)學(xué)模型將采用開發(fā)工具，以提率和可靠性，專家系統(tǒng)采用MAES-JT開發(fā)工具，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)采用NShell開發(fā)工具，模糊控制采用FUZZYTECH開發(fā)工具，數(shù)學(xué)模型采用VisualLab-STAT或MatLab支持軟件。

三、自動(dòng)化系統(tǒng) （不包括干熄焦）

（一）PLC 硬件清單：

序號(hào)
貨 號(hào)
描 述
數(shù) 量

1
OMC-1/E
CPU
5

2
F- P31
編程軟件
2

3
BASE08
8插槽機(jī)架
16

4




5
PWS10
電源模塊
16

6
HSC10
計(jì)數(shù)器模塊,3CH
4

7
XDC10
32點(diǎn)開關(guān)量輸入模塊
19

8
YRY10
16點(diǎn)繼電器2A輸出
44

9




10
AD031
8通道4-20MA模擬量輸入模塊
36

11
DA020
4通道模擬量輸出模塊
8

12
DUN10
空槽蓋板
5

13
EXCBL01
擴(kuò)展電纜
11

14
RSCBL06
RS232通訊電纜
5

15
FIX
監(jiān)控軟件
5
 

（二）工具軟件：

NSHELL神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)開發(fā)平臺(tái)工具

FS-MAES專家系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)工具

MATLAB數(shù)學(xué)模型開發(fā)工具

（三）其它硬件設(shè)備：

機(jī)柜（含布線槽、指示燈、繼電器、直流電源等）6個(gè)

操作臺(tái) 3個(gè)

雙絞線電纜 若干

工控微機(jī) 10臺(tái)

打印機(jī) 10臺(tái)

傳感器,儀表（可自備）