16、工业自动化控制系统设计与应用解析

工业自动化控制系统设计与应用解析

1. 干熄焦生产过程与控制系统概述

干熄焦（CDQ）生产过程中，刚从焦炉产出的焦炭温度约达1000摄氏度，被称为红焦。红焦从焦炉炭化室推出后，由车载旋转焦罐承接，焦罐小车被电力机车牵引至干熄焦提升井架底部，再由提升机提升到井架顶部，随后平移至干熄焦锅炉炉顶，红焦通过炉顶装入干熄焦锅炉。在炉内，红焦与惰性气体直接进行热交换，冷却至250摄氏度以下的焦炭从排焦装置卸到输送机上，然后送往筛焦系统。

用于冷却焦炭的惰性气体由循环风机从供气装置鼓入干熄焦锅炉，输出气体温度约850摄氏度。经过一次除尘后，惰性气体进入干熄焦锅炉进行热交换，温度降至200摄氏度以下。经过二次除尘和热交换器冷却后，冷惰性气体温度进一步降至150摄氏度以下，再由循环风机加压后送回干熄焦锅炉循环使用。干熄焦锅炉产生的蒸汽可送入干熄焦汽轮机发电站发电，或并入蒸汽管道。

基于此生产过程，干熄焦自动控制系统可分为炽热焦炭控制子系统、本体控制子系统和循环气体控制子系统。为满足控制需求，整个系统采用三层网络结构，下面将详细介绍其硬件总体设计。

2. 干熄焦控制系统硬件总体设计

2.1 系统硬件网络架构设计

为满足现场控制要求，系统采用三层网络架构，具体如下：
- 现场设备层 ：主要涉及生产现场的传感器、驱动器、I/O组件、变送器、电磁阀等。主要设备包括电力机车、焦罐及运输车辆、提升机、给料设备、排焦装置、干熄焦锅炉、风机装置、循环风机、余热锅炉、一级和二级除尘设备等。由于设备的多样性，现场设备层需满足开放性要求，制造商应遵循通用标准，确保不同制造商的设备可相互替换，且不影响设备功