浙江不锈钢管厂家炼钢区域设计、采用了配置4块以太网卡的S7-400作为环保管理监控PLC，所有除尘器与除尘点全流程联网，实现风机的恒压调速与除尘点阀门自动控制以及除尘管理指标系统的自动统计功能，达到了现场除尘达标、风机节能运行、环保管理高效的目标。

一、生产及设备现状

  浙江不锈钢管厂家的3座100吨转炉以及3座LF精炼炉配置了西门子S7-400PLC系统；双工位脱硫系统、转炉二次、三次除尘（包括7400除尘、老12000除尘、14000除尘、新12000除尘、9000除尘等）配置了西门子S7-300PLC系统；目前转炉区域合计35套PLC系统，45个HMI；脱硫区域1套PLC系统，4个HMI；LF精炼区域12套PLC系统，14个HMI；除尘区域8套PLC系统，15个HMI。四个区域相互独立，没有通讯连接。四个区域如果采用同网络连接，会对网络的通信速度、防病毒的安全性带来隐患。且炼钢除尘风机及除尘点阀门较多，管理部门检查使用情况时，耗时效率也较低。

二、控制要求

为保证最大程度发挥除尘系统效率，提高节能效果，总体节能控制思路如下。

1. 除尘控制改造

   经过除尘控制改造，炼钢二、三次除尘已经实现集中控制和高压变频驱动，可以调节风机变频转速，达到节能的目的。

2.生产工序直接控制风机高低速方式

   实现不生产时联锁风机高压变频器低速运行，生产时高速运行，如老9000、新9000、7400等除尘区域。

  3. 风机负压变频控制

    风机负压变频控制，各除尘点风门与设备单独联锁控制：除尘点比较多的除尘器本身实现负压控制，各除尘点阀门根据实际情况联锁控制。如1050区域。

  4. 除尘点除尘阀门联动控制主要有以下联动方案

  a .转炉二次除尘阀门联动方案：转炉冶炼、溅渣时风门全部打开，检修时全关，其他时刻开度为30%。
 b. 皮带除尘阀门联动方案：皮带运行时阀门打开，皮带停止延时10到60秒关闭。

 c.  地下料仓除尘阀门联动方案：汽车遮挡进口光电开关时阀门打开，汽车离开时，阀门关闭。

 d. 下料振筛除尘阀门联动方案：下料振筛工作时阀门打开，停止工作延时10秒关闭。

 e. 布料小车除尘阀门联动方案：布料小车到位，根据物料跟踪信号进入料仓时阀门打开，物料停止进入料仓延时20秒关闭。

 f. 可逆皮带卸料小车除尘阀门联动方案：根据激光测距仪定位及皮带转向确定对应料仓阀门在物料进入料仓时打开，物料停止进入料仓延时20秒关闭。

 g. 精炼炉盖除尘阀门联动方案：精炼给电冶炼时阀门开度100%，冶炼位有钢水阀门开度为30%。

 h. 转炉厂房除尘阀门联动方案：转炉生产时打开60%，检修、停炉时关闭。

 i. 转炉主除尘管道增加除尘负压检测，在三座转炉除尘总管安装压力变送器，接入环保管理监控PLC报警提示，与氧枪降枪连锁。

 4. 风机实际除尘能力计算显示

    根据风机电机电流、转速、额定电流，计算风机电机除尘能力，用于判断除尘进口负压低是风机转速低问题，还是除尘点过多问题。

5. 除尘环保设备管理监控

   编制风机、除尘阀门的工作信息，对违规现象，形成集中显示、预警、记录查询。

三、控制技术方案

 1. 硬件配置

   炼钢转炉区域和除尘区域通信的专门环保管理监控PLC装置采用S7-400系列并配置了四块CP-443以太网卡，分别为：与除尘连接的1号以太网模块、与转炉连接的2号以太网模块、与精炼连接的3号以太网模块、与脱硫连接的4号以太网模块。

  2. 通讯软件编程

   采用STEP 7-V5.4软件进行程序编写，以转炉通讯为例：采用SFC14/SFC15单边通讯功能块分别编制通讯环保管理监控PLC与3座转炉PLC、1-8号风机PLC的通讯程序（包括看门狗程序）。转炉PLC接收风机PLC的风机转速、电流等状态信息并显示。风机PLC接收转炉PLC状态信息并显示，然后根据工艺控制逻辑进行高、低速控制和风门控制。

  3.除尘环保设备管理监控

   将除尘风机、各个除尘阀门信息集中采集，使用西门子WINCC7.0软件，采用服务器/客户机模式，环保管理人员在办公室电脑监控设备状态。

   监控系统的监控数据包括除尘器参数（电流、转速、进口负压、布袋差压，除尘电机运行能力）、散装料生产情况（皮带启停、除尘阀门状态、管道负压）、转炉生产情况（转炉状态、除尘风门状态、管道负压）、精炼生产情况（精炼状态、除尘风门状态、管道负压）、脱硫生产情况（脱硫状态、除尘风门状态）等在环保管理监控PLC内进行逻辑批判，对除尘阀门、风机运行没有达到自动状态时，系统记录自动、手动运行时间，统计出自动化率；对阀门故障时间进行统计，还可以查阅实时数据和历史曲线。

  四、改造效果

  1. 环保设备的高效利用

    通过采用除尘点阀门自动控制及除尘风机恒压调速控制措施，提高了风机的利用效率，保证了现场的除尘效果。环保管理人员通过与环保管理监控WINCC服务器连接的办公室电脑，随时可以看到炼钢除尘系统风机和除尘阀门的各种信息。通过重点查看环保设备的KPI指标，自动化率和故障时间，快速发现现场问题，极大地提升管理效率。

  2. 节电效益明显

   改造前所有除尘区域的设备年消耗电费约为：17.5KWH/吨×260万吨×0.5元/KWH=2275万元/年使用通信联网、风机恒压调速控制、风门与设备联动控制技术后所有除尘区域的设备年消耗电费约为：16KWH/吨×260万吨×0.5元/KWH=2080万元/年改造后节约电费消耗为：2275-2080=195万元/年。

   利用环保管理监控PLC自身的特点和优势，设计、实施了西门子S7-400四块以太网卡的通讯环保管理监控PLC对炼钢除尘环保设备，包括风机及除尘点阀门进行全流程监控，并设计了炼钢全系统环保管理监控画面，从环保指标和节能方面均取得了良好的使用效果。多网卡西门子环保管理监控PLC系统具有连接可靠、施工改造量小、通信信息扩展性好等诸多优点。为跨多个工位的除尘设备管理自动化、信息化提供了一套方法。