焦炉是具有大时滞、强非线性、多变量的复杂系统,立火道温度是焦炉加热燃烧过程控制的重要工艺参数,对立火道温度的控制直接关系到焦炭的质量和产量以及焦炉的使用寿命。 本文在深入进行焦炉加热燃烧过程工艺分析的基础上,根据控制系统设计要求,提出了控制系统的总体结构,包括过程参数检测、工艺过程在线监视、立火道温度实时在线软测量模型以及混合煤气压力、分烟道吸力和火道温度控制回路的设计。 焦炉加热燃烧过程复杂,各种参数众多,采用西门经S7-400系列PLC对各类参数,包括温度、流量和压力等的在线检测,以及对工艺流程的实时监控,并采用WinCC控制系统完成工艺流程的监视。同时由于立火道温度直接测量的困难性,根据蓄热室顶部温度建立立火道温度软测量模型,通过模型得到立火道温度的偏差,采用模糊专家控制策略,调整煤气的流量和空气量的设定值,构成温度控制回路;为了控制炉温的稳定及煤气的充分合理燃烧,设计压力控制回路、吸力控制回路使煤气量和空气量稳定在设定值上。 本文讨论了控制系统的实现,过程监控和信息管理的实现主要是由下位机PLC系统和上位机WinCC集散控制系统通过组态软件完成,而它们之间是通过以太网模块CP443-1组成工业以太网进行数据通信;过程控制实现是由采用VC++语言编写的控制软件实现,采用OPC技术实现控制软件与组态软件的通信。 控制系统已经投入生产运行,工业运行结果表明,控制系统设计满足了实际应用的需要,对提高焦炭质量,降低能耗,延长炉体使用寿命都有重要意义,为企业创造了显著的经济效益和社会效益。