第２６卷第４期２０１１年８月
文章编号：１００５－６５４８（２０１１）０４－０３２８－０３
电力学报
JOURNALOFELECTRICPOWER
Ｖｏｌ．２６Ｎｏ．４Ａｕｇ．２０１１
加热炉区ＣＯ报警自动控制系统的研究
郭丽洁
（鸡西北方制钢公司轧钢厂，黑龙江鸡西１５８１００）
摘要：使用蓄热式加热炉是企业可持续发展的必然之路；安全使用高炉煤气，一直是用户急需解决的问题。为确保安全生产，通过对加热炉区各种可能发生煤气泄漏情况的研究，设计一套ＣＯ报警自动控制系统，降低了加热炉区的ＣＯ的浓度值并使其处于安全线以下，能及时准确的发现漏点并为之处理争取了时间，除了监控生产环境中的ＣＯ浓度外，还参与了加热炉燃烧状态的调整。从实际应用的情况来看，该系统控制精度高，操作简便，易于维护，具有很强的实用价值。
关键词：自动控制系统；ＰＬＣ；蓄热式加热炉；ＣＯ报警中图分类号：ＴＰ２７７
文献标识码：
作为《国家鼓励发展的资源节约综合利用和环境保护技术》２６０项技术之一的蓄热式加热炉，具有节能、环保、充分利用低热值高炉煤气特点，使用它是企业可持续发展的必然之路；２００４年北钢公司轧钢厂新建两座畜热式加热炉，其燃料是纯高炉煤气。使用高炉煤气燃料，一方面有燃烧装置简单、易于控制、节能环保等优点；另一方面又具有很高的风险；高炉煤气无色无味，其中ＣＯ含量达２２％￣３１％，毒性很大，且其密度与空气相近，一旦扩散，能在空气中长期不升不降，随空气流动。如果有煤气泄漏，极易产生煤气中毒、爆炸等严重事故。为了节约资金，确保安全生产，净化工作环境，我厂根据加热炉实际工况设计一套ＣＯ报警自动控制系统。
图1CO元件分布图
为通讯接口卡，ＰＬＣ柜内新增一块模拟量输入ＳＭ３３１ＡＩ８×１２ＢＩＴ模块、一块数字量输出ＳＭ３２２ＤＯ１６×２４ＶＤＣ模块、一块２４ＶＣＤ５ＡＤ电源、（主要是给新增中间继电器供电用）和１４个２４ＶＤＣ中间继电器（ＫＡ１￣ＫＡ１４）等。如现场元件布置图一所示，６个ＣＯ探头（ＡＴ１￣ＡＴ６）分别放在加热炉的东、西两侧易漏煤气的地方；（Ｍ１￣Ｍ４）两台一组分别放在加热炉的东、西两侧，厂房外的两台ＣＯ探头（ＡＴ７、ＡＴ８）旁增设了两个红色信号灯（ＨＬ１、ＨＬ２）。
2系统组成
本系统主要有现场的ＣＯ探头（ＡＴ１￣ＡＴ８），
防爆轴流通风机（Ｍ１￣Ｍ４），配电箱（交流接触器ＫＭ１￣ＫＭ４、热融断器ＦＲ１￣ＦＲ５、隔离开关ＱＳ）等，详情见图１。
控制柜内主要是借用原有仪表室的工控机及工艺画面为监控器，以Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００中文平台作为操作系统，以组态王为上位机监控软件，以西门子的Ｓ７３００ＣＰＵ３１４作为下位机的控制器［１-２］，ＣＰ５６１１
2.1硬件设计
由于加热炉燃烧火焰是每２￣３ｍｉｎ换一次方向（又称换向），如果有煤气泄漏或炉内燃料空煤配比不当燃烧不充，都能造成ＣＯ值超标，污染工作环
收稿日期：２０１１－０４－０２
作者简介：郭丽洁（１９６６—），女，工程师，研究方向为自化仪表控制，（Ｅ－ｍａｉｌ）ｇｕｏ８１８３６７５＠１２６．ｃｏｍ
第４期郭丽洁：加热炉区ＣＯ报警自动控制系统
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境［２］。为了避免通风机频繁起停，区别煤气泄漏和空煤配比不当两种情况，分别设置了高、低两种不
同的方式报警，如图２和３所示，加热炉西侧将ＡＴ１、ＡＴ２、ＡＴ３的高报警点（ＫＡ１、ＫＡ２、ＫＡ３）并在一起，其中的任何一个吸合，排风Ｍ１、Ｍ２同时启动，将ＡＴ１、ＡＴ２、ＡＴ３的低报警点（ＫＡ４、ＫＡ５、ＫＡ６）并在一起，其中的任何一个吸合，只有排风Ｍ１、启动。同理，东侧（ＴＡ４、ＴＡ５、ＴＡ６）的高报警点（ＫＡ７、ＫＡ８、ＫＡ９）并在一起，其中的任何一个吸合，排风Ｍ３、Ｍ４同时启动，将ＡＴ４、ＡＴ５、ＡＴ６的低报警点（ＫＡ１０、ＫＡ１１、ＫＡ１２）并在一起，其中的任何一个吸合，只有排风Ｍ３启动。ＴＡ１３、ＴＡ１４的高报警点ＫＡ１３、ＫＡ１４吸合，现场的红色信号灯ＨＬ１、ＨＬ２分别点亮。
１＝１），同时有输出模块ＳＭ３２２的中间继电器ＫＡ４、ＫＡ５、ＫＡ６吸合，现场对应的一台风机（Ｍ１或
Ｍ３）自动启动；如果ＣＯ有浓度值超高报警点，数据会自动闪烁变成红色并带报警高音（Ｑ９．２＝１），中间继电ＫＡ１、ＫＡ２、ＫＡ３吸合，现场对应的（Ｍ１、Ｍ２）两台风机自动启动，如中间继电器ＫＡ１３、ＫＡ１４吸合，（Ｈ１或Ｈ２）报警灯自动点亮。画面设有消音（在组态王软件在画面上设按下为Ｍ５．５＝０、Ｍ５．６＝０抬起为Ｍ５．５＝１、Ｍ５．６＝１）、确认键（在画面上设按下为Ｍ１００．２＝１，抬起为Ｍ１００．２＝０），分别设置了高、低报警两种不同的消音、确认方式。如低报警时，按消音键可取消报警音，否则，持续响１０ｓ后也会自动消音；当画面上ＣＯ浓度值低于安全值时，按确认键可取消报警闪烁、排风机停；否则，延时４分钟后可自动取消报警闪烁并且风机停。高报警时，只能手动按消音键才可能取消报警音，当ＣＯ浓度值低于安全值时，只有按确认键才能取消报警闪烁、停风机。
以加热炉西侧１＃、２＃、３＃探头和１＃、２＃风机为例说明编程的具体步骤：如图２和３所示，ＣＯ探头ＡＴ１、ＡＴ２、ＡＴ３的４￣２０ｍＡ的模拟量信号→
图2CO排风电机控制示意图
ＳＭ３３１的０、１、２号通道，其输入地址为ＰＩＷ４００、ＰＩＷ４０２、ＰＩＷ４０４，用ＳＴＥＰ７编程软件中的赋值指令（ＭＯＶＥ）将地址（ＰＩＷ４００）中的内容→复制到（ＤＢ１．ＤＢＷ２８）数据块ＤＢ１数据字ＤＢＷ２８中、ＰＩＷ４０２→ＤＢ１．ＤＢＷ３０、ＰＩＷ４０４→ＤＢ１．ＤＢＷ３２；用整数比较指令（ＣＭＰ＞Ｉ）分别把ＤＢ１．ＤＢＷ２８、ＤＢ１．ＤＢＷ３０、ＤＢ１．ＤＢＷ３２中的数值与设定数值（如５５３０、２７６５）进行比较≥１→（ＳＲ置位复位触发器）内部变量Ｍ８．４＝１、Ｍ８．５＝１（Ｍ１００．２复位），→内部变量Ｍ５．６＝１、Ｍ５．５＝１→ＳＭ３３２的输出点Ｑ９．２＝１（高报警）、Ｑ４．０＝１、Ｑ４．１＝１、Ｑ４．２＝１、Ｑ９．１＝１（低报警）、Ｑ４．３＝１、Ｑ４．４＝１、Ｑ４．５＝１；→再把它与设定数值８５９进行比较≤１→Ｍ１００．２＝１，ＳＲ置位复位触发器被复位；本系统用了两个Ｓ＿ＯＤＴ接通延时Ｓ５定时器，分别是Ｔ１延时１０Ｓ、Ｔ２延时２４０ｓ。
ＰＬＣ将实际物理量转换为模拟量输入模块的数字量输出的算法：ＣＯ探头的量程是０￣１０００ｐｐｍ，输出信号为４￣２０ｍＡ，ＳＭ３３１的量程是４￣２０ｍＡ，转换成的数字量为０￣２７６４８，那么２００ｐｐｍ→２７６４８×２００÷１０００＝５５２９．６≈５５３０，同理１００ｐｐｍ→２７６５，３０ｐｐｍ→８２９，系统低报警逻辑关系见图４
图3CO控制系统及I/O分配图
2.2软件设计
在加热炉工艺画面上的对应区域显示ＣＯ的监
测数值（例如用组态王软件在画面上调用函数“ＤＢ１．ＤＢＷ２８．．．）［３-５］，如果有ＣＯ浓度值超低报警点，相应的数值会自动闪烁变成的黄色（例如在画面上设Ｍ５．５＝１为黄色闪烁）并带报警低音（Ｑ９．
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电力学报第２６卷
中程序流程图，高报警的辑关系与低报警基本相同，不同是没用定时器Ｔ１，Ｔ２复位，消音（Ｍ５．５＝０）和确认（Ｍ１００．２＝１）需要人工干预才能恢复。
中调火带来帮助，它既有利于节约能源，又能提高加热的速度，降低吨钢消耗，净化了加热炉工作区
空气环境；发生高报警的原因很多，其中最多的是有漏点。仪表室上位机可记录ＣＯ报警事件的时间、地点并保存两个月，为及时查找漏点提供了方便；另外加热炉区每个工作岗位上（如推钢上料室、软化水汽包间、仪表室）都安装了式可燃气体探测器等多项措施，当工作环境中ＣＯ浓度值超标时，有声光报警并启室内通风扇，时刻提醒工人注意工作环境中的煤气含量，以防止煤气中毒。
3结束语
此系统运行安全可靠，报警及时准确，精度高，维修量小，它既能参与调整生产状态又能监控生产环境中的ＣＯ浓度，可现场和远程两地监控。自投入使以来，我厂加热炉区没发生过煤气中毒事
图4低报警程序流程图
加热炉在发生低报警时，多数原因是空煤配比不当，经过仪表工的调整可自行恢复，故设自动消音、确认功能。低报警功能给仪表工人在生产过程参考文献：
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点，它已成为加热炉区安全生产的重要保障，使企业降低了生产成本，并取得了较好的经济和社会效益，具有推广价值。
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inHeatingStoveArea
GUOLi-jie
（SteelRollingFactoryofBeigangCompany，Jixi158100，China）
Abstract：Usingregenerativefurnaceistheinevitabletrendofroadofenterprisesustainabledevelopment.Thesafeuseofblastfurnacegashasbeentheuser'sproblemstoresolve.Toensurethesafetyinproduction,Beigangresearchesthepossibleleaksofgasinthereheatingareaanddesignsasetofcarbonmonoxidealarmautomaticcontrolsystem.Thesystemreducesthecarbonmonoxidedensityatmaximum.Itcanfindtheleakingspotintimeandgetenoughtimeaheadtosolvetheproblem.Besidesmonitoringthecarbonmonoxidedensity,itparticipatesintheadjustmentofthestateofheatingfurnacecombustion.Inthepracticalapplication,thesystemhashighcontrolaccuracy,simpleoperation,easymaintenanceandgreatpracticalvalue.
Keywords：monoxidealarm；autocontrolsystem；PLC；regenerativefurnace
［责任编辑：王静］
