本发明涉及炼铁生产中自动化技术领域，具体是一种利用富余高炉煤气自动烘烤铁水罐的远程控制方法。
背景技术：
铁水罐加废钢烘烤是高炉生产工序中的重要环节之一，在我国钢铁企业中,目前普遍采用的是普通型或自身预热型的铁水罐烘烤器，需要额外使用高热值煤气，且铁水罐烘烤温度一般仅能达到700～800℃，而且烘烤时间长，热效率低，能源消耗大,普通存在烟气余热回收和铁水罐烘烤质量的问题；高炉生产中会产生一些富余煤气，这部分富余煤气一般被浪费掉了，若考虑将高炉富余煤气利用对铁水罐进行烘烤则能够有效实现废物利用，节约能源，但高炉现场本地操作存在很大安全风险，又属于煤气高危作业区域，烘烤时周边热辐射及有害气体对现场操作人员危害极大。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了解决目前铁水罐加废钢烘烤采用预热型烘烤器存在烟气余热回收和铁水罐烘烤质量和本地操作安全风险高的问题，提供一种利用富余高炉煤气自动烘烤铁水罐的远程控制方法。
本发明的具体方案是：一种利用富余高炉煤气自动烘烤铁水罐的远程控制方法，包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括高炉，高炉下方设有若干个钢包盖，钢包盖上设有一根煤气管和一个电控点火装置，所有钢包盖的煤气管与高炉的富余煤气管连接，每个钢包盖下方设有一条铁路，铁路上有用于运输铁水的铁水罐车，所述钢包盖的周边设有高清摄像头，所述软件系统包括上位机和plc控制器，每一个电控点火装置分别设有一个plc控制器，所有plc控制器通过网络连接至上位机，上位机内装有用于操作点火装置的操作软件，所述远程控制方法具体包括以下具体步骤：
1）机车将铁水罐车牵引至对应的钢包盖正下方到达烘烤位置；
2）后台操作人员通过高清摄像头观察烘烤位周边，确认安全；
3）后台操作人员操作上位机，通过操作软件一键点火对铁水罐进行烘烤；
4）软件自动控制点火器及烘烤时间，到达烘烤温度后自动切换为保温状态；
5）后台操作人员远程一键关闭点火装置，烘烤结束，机车牵引铁水罐车离开烘烤位置。
本发明所述plc控制器通过opc通讯协议与一交换机进行通信，数据总线通过光纤与上位机进行通信。
本发明所述每个钢包盖上的煤气管个装有一个电控阀，电控阀通过所述操作软件操作开启或关闭。
本发明所述硬件系统还装有多种检测传感器分别用于检测断气、断电、燃气压力过低、燃气泄漏、回火、熄火、断火，多种检测传感器均与plc控制器信号连接，plc控制器与所述电控阀连接以自动控制煤气的通断。
本发明所述操作软件内设置有多种烘烤曲线，每种烘烤曲线对应了不同的压力、流量、火焰大小、烘烤时间、安全参数限值、废钢料型的烘烤模式，保证达到最佳烘烤效果。
本发明相比现有技术具有以下优点：1、降本增效，降低职业危害：废钢烘烤装置现场属煤气高危区域，烘烤时周边热辐射及有害气体对现场操作人员危害极大，实现远程控制后，操作人员能够远程监控现场设备并进行相关操作，现场安装高清摄像头，配合现场画面使远程控制更加准确、高效，全程不需要人去现场操作；2、利用高炉生产时的富余煤气作为燃料，节约了能源，而传统的高炉富余煤气通常被浪费掉了；3、系统内部设置有不同的烘烤曲线，每种曲线分别对应不同的工艺需求，如铁水罐、钢包、加废钢的料型等，操作时只要选取对应的加热模式然后启动程序开始按钮。烘烤器根据红外测温仪测得的温度按照铁水罐预设的温度工艺曲线实现一键全自动烘烤，控温精度保温段不超过±20℃。当烘烤程序运行结束时系统会自动将火焰调节至中火保温状态，直至操作人员后台点击“一键关火”烘烤结束按钮，能有效降低劳动强度减少因人为因素对燃气的消耗；4、系统配有多路安全联锁，对断气、断电、燃气压力过低、燃气泄漏、回火、熄火、断火等现象，系统可连续监测并实现边界条件自动快速切断煤气阀，避免形成安全隐患，造成安全事故。
附图说明
图1是本发明硬件系统的结构示意图；
图2是本发明硬件系统的结构主视图；
图3是本发明的工作流程图；
图4是本发明的控制系统通讯连接示意图；
图5是本发明plc控制器结构示意图；
图中：1-高炉，2-钢包盖，3-煤气管，4-电控点火装置，5-铁路，6-铁水罐车，7-铁水罐。
具体实施方式
参见图1-2，本实施例是一种利用富余高炉煤气自动烘烤铁水罐的远程控制方法，包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括高炉1，高炉1下方设有15个钢包盖2，钢包盖2上设有一根煤气管3和一个电控点火装置4，所有钢包盖2的煤气管3与高炉1的富余煤气管连接，每个钢包盖2下方设有一条铁路5，铁路5上有用于运输铁水的铁水罐车6，铁水罐车6上装有铁水罐7，所述钢包盖2的周边设有高清摄像头，所述软件系统包括上位机和plc控制器，每一个电控点火装置4分别设有一个plc控制器，所有plc控制器通过网络连接至上位机，上位机内装有用于远程操作点火装置的wincc软件，所述远程控制方法具体包括以下具体步骤，参见图3：
步骤一：机车牵引铁水罐车6对位至高炉1下烘烤位；
步骤二：连接工现场人工确认铁水罐车6是否对准烘烤位，若未对准，连接工提示机车司机重新对位，直至对准为止；
步骤三：连接工确认已对准烘烤位，在现场联锁箱内旋钮至“远程”状态,并通知炼铁站调度室确认对位成功；
步骤四：高炉站调度室后台操作人员,通过远程监控系统确认铁水罐车周边安全；
步骤五：高炉站调度室后台操作人员选择远程控制系统主画面，单击对应高炉的包盖，弹出对话框；
步骤六：单击“点火”—单击烘烤启动——进入自动烘烤模式；
步骤七：后台操作人员实时查看烘烤器设备运行状态，烘烤时间达到30分钟后自动切换到保温阶段；
步骤八：单击对应高炉包盖，弹出对话框，点烘烤复位，烘烤结束；
步骤九：后台操作人员通知现场连接工，铁水罐车离位，连接工将现场联锁按钮旋至“本地”状态。
参见图4，本实施例所述控制系统通讯结构包括控制层、网络层和监控层，采用光纤网络及opc通信技术，将现场采集的plc数据和视频画面传输至3km外的高炉站调度室，通过上位机wincc组态软件，实现后台对现场废钢烘烤的远程控制。
参见图5，所述plc控制器采用的是simatics7-200产品，主要包括cpu、存储器、i/o（输入/输出）接口、电源、通信接口、扩展接口等单元部件组成，这些单元部件都是通过内部总线进行连接。其中输入单元采集了现场压缩空气和煤气电动阀，煤气浓度、压力、流量，氧气流量，火焰检测等反馈信号，输出为点火动作、电动调节阀等信号。
本实施例采用西门子s7-200smartplc是完成下位多台独立plc分别控制不同的现场烘烤装置构成的从站，通过opc通讯，构成1：n网络系统，最终将各从站统一交由一台上位机进行远程控制，并定义为通信网络主站。整体网络采用专用协议和计算机进行连接，中间以光纤为传输介质，传输速率达1000m，一个主站可搭载15个独立的plc控制系统。各从站plc之间的连接是通过自带的以太网通信口实现，构成下位机tpc网络，各站独立数据最大延伸通讯距离可达到200米，使用普通网线与计算机连接即可实现程序的下载，不需要通过专用的编程电缆，不仅方便且有效降低用户成本。各从站plc与触摸屏可通过网线直连进行通信，实现cpu运行状态监控，通过网线直连上层千兆交换机，可实现数据快速交互。
本实施例操作软件在西门子软件step7中新建项目，组态pcstation，完成pc站硬件组件设置后，按下编译存盘按钮，确定且存储当前组态配置。配置网络连接，确认完成所有配置后，已建好的s7连接会显示在连接列表中。点击编译存盘按钮或选择“network”->“saveandcompile”，如得到“noerror”的编译结果，则正确组态完成。成功编译完成后，在step7中的所有pcstation的硬件组态就完成了。通过“stationconfigurationeditor”创建一个虚拟的pcstation硬件机架，以便在step7中组态的pcstation下载到这个虚拟的pcstation硬件机架中去。在step7的硬件配置中下载pcstation组态。再在网络配置中将配置好的连接下载到pcstation中。下载完成后在“stationconfigurationeditor”中状态显示。在编程过程中，可以根据这些状态显示进行判断组态是否正确。应用simaticnet软件自带opcclient端软件opcscout，可以使用这个软件测试所组态的opcsever。通过点击左下角的“start”>“simatic”>“simaticnet”>“opcscout”启动进行测试，测试通信结果及质量,实现上位机与plc通信。
本实施例根据高炉下废钢烘烤装置远程控制需求，高炉站调度室操作人员可以实现“一键点火”、“一键关闭长明火”、“一键烘烤启动”、“一键烘烤复位”烘烤结束四种操作模式。由控制要求可知，先梳理远程控制流程，再进行i/o端子资源分配与接线，使用wincc软件编写plc控制程序及画面，最后进行程序仿真，实测远程控制效果。
本实施例根据高炉下废钢烘烤装置工艺特点结合远程控制需求，1#高炉安装9套高清网络摄像头、2#高炉安装6套高清网络摄像头，重点监控plc电气室、包盖火焰、检修平台、仪表平台、铁水罐对位点等位置，通过光纤网络将视频画面回传至高炉站调度室，后台操作人员配合现场监控画面，远程控制更加准确、高效。
采用本实施例远程操作铁水罐烘烤后，现场作业人员接触职业危害的环境时间减少了95%，降低了职工劳动强度和本地操作的安全风险。实现远程控制后，操作人员减少6人，不仅人事效率提升，每年还减少人工成本约60万元。远程自动烘烤后铁水罐体温度提高，铁水温降减少，大大节约炼钢成本，投入运行以来，平均每炉钢至少减少温降10℃，按500万吨钢/年产量，则每年烘烤后减少铁水温降降低炼钢成本约1000万元以上。
1.一种利用富余高炉煤气自动烘烤铁水罐的远程控制方法，其特征是：包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括高炉，高炉下方设有若干个钢包盖，钢包盖上设有一根煤气管和一个电控点火装置，所有钢包盖的煤气管与高炉的富余煤气管连接，每个钢包盖下方设有一条铁路，铁路上有用于运输铁水的铁水罐车，所述钢包盖的周边设有高清摄像头，所述软件系统包括上位机和plc控制器，每一个电控点火装置分别设有一个plc控制器，所有plc控制器通过网络连接至上位机，上位机内装有用于操作点火装置的操作软件，所述远程控制方法具体包括以下具体步骤：
1）机车将铁水罐车牵引至对应的钢包盖正下方到达烘烤位置；
2）后台操作人员通过高清摄像头观察烘烤位周边，确认安全；
3）后台操作人员操作上位机，通过操作软件一键点火对铁水罐进行烘烤；
4）软件自动控制点火器及烘烤时间，到达烘烤温度后自动切换为保温状态；
5）后台操作人员远程一键关闭点火装置，烘烤结束，机车牵引铁水罐车离开烘烤位置。
2.根据权利要求1所述的一种利用富余高炉煤气自动烘烤铁水罐的远程控制方法，其特征是：所述plc控制器通过opc通讯协议与一交换机进行通信，数据总线通过光纤与上位机进行通信。
3.根据权利要求1所述的一种利用富余高炉煤气自动烘烤铁水罐的远程控制方法，其特征是：所述每个钢包盖上的煤气管个装有一个电控阀，电控阀通过所述操作软件操作开启或关闭。
4.根据权利要求3所述的一种利用富余高炉煤气自动烘烤铁水罐的远程控制方法，其特征是：所述硬件系统还装有多种检测传感器分别用于检测断气、断电、燃气压力过低、燃气泄漏、回火、熄火，多种检测传感器均与plc控制器信号连接，plc控制器与所述电控阀连接以自动控制煤气的通断。
5.根据权利要求1所述的一种利用富余高炉煤气自动烘烤铁水罐的远程控制方法，其特征是：所述操作软件内设置有多种烘烤曲线，每种烘烤曲线对应了不同的压力、流量、火焰大小、烘烤时间、安全参数限值、废钢料型的烘烤模式，保证达到最佳烘烤效果。
技术总结