煉焦生產自動化對提高焦炭質量、節(jié)能降耗（焦爐加熱用的煤氣約占整個煉焦廠總能耗的70%）、延長焦爐的壽命、減少環(huán)境污染和改善勞動條件都具有很重要意義，而且可以獲得重大的經濟效益。因此國內外都對實現焦爐自動化，特別是加熱過程優(yōu)化控制作了許多研究，并成功地推出了十多種焦爐加熱自動控制系統(tǒng)。日本已有57座焦爐實現了焦爐加熱自動控制（指新的有前饋或反饋的自動控制系統(tǒng)），其中3座還實現了單個燃燒室的加熱控制，美、法、德、荷蘭和芬蘭等國也有一些焦爐實現了焦爐加熱自動控制。國內自80年代以來，對焦爐加熱自動控制也引起重視，并采用開發(fā)和引進兩種方法來提高焦爐加熱控制的水平。引進已有三種：寶鋼二期引進美國凱撒公司的COHC技術，三期引進日本關西熱化學公司的技術，酒鋼引進德國OTTO公司的ABC技術等。自行開發(fā)的有：鞍鋼與冶金部自動化研究院合作研制成功的焦爐燃燒控制系統(tǒng)（耗熱量降低2.4%，提高了焦炭質量）、中科院新疆物理所和上海焦化廠的焦爐加熱計算機控制系統(tǒng)（耗熱量降低1.5%，全爐直行溫度波動為±5℃）、浙江大學和重鋼的焦爐計算機優(yōu)化控制系統(tǒng)（耗熱量降低2.68%）以及北京科技大學和鐵道科學研究院及北京焦化廠的焦爐模糊優(yōu)化控制系統(tǒng)等。

二、煉焦生產自動化系統(tǒng)構成

（一）自動化系統(tǒng)的構成
煉焦生產過程采用飛天智能自動化系統(tǒng)后結構見圖1。

圖1 煉焦生產自動化系統(tǒng)結構

本方案是針對年產50萬t焦炭的現代化的中型焦爐而設計的，它具有以下特點：

1、操作方式采用分散與集中相結合方式，配煤和干熄焦控制是分散在配煤及干熄焦操作室內進行，焦爐控制在中控室內進行，但可*全部監(jiān)控而便于操作和減少崗位人員。

2、統(tǒng)一考慮，但可分步實施，例如可先上關鍵的焦爐或配煤系統(tǒng)，以收到zui大效果。

3、管控一體化。系統(tǒng)可包括某些管理功能，如質量分析、設備診斷和統(tǒng)計以及計劃編制等。

4、使用工業(yè)PC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的過程計算機，PLC作為基礎自動化的測控設備，成本低，本事大，不僅節(jié)省投資且增加靈活性。

5、使用成功和在國內行之有效的且成本低的數學模型，如配煤優(yōu)化模型、焦爐加熱輔助控制COHC系統(tǒng)等而較容易地獲得重大的經濟效益。

6、數據網絡化。關鍵數據共享而大大提率，如生產統(tǒng)計科可直接從網絡下載生產數據，不僅及時準確且省力化，調度室和廠長可即時了解生產情況，便于及時采取措施。

7、使用人工智能技術（專家系統(tǒng)）來控制關鍵工序如焦爐加熱，以達到節(jié)能降耗和改善質量，使沒有經驗的操作人員也可達到熟練操作人員水平。使用神經元網絡技術預測焦炭質量，以便及時修正配料和采取其他措施，還可改變工藝參數后，預測生產技術指標，以便決策和強化生產。此外，傳統(tǒng)的控制都是PID方式，但在實踐中難以適應眾多干擾和負荷變化，特別是隨著生產的推移，往往出現調節(jié)閥門不靈活，閥徑過大，而使控制質量不能滿足，振蕩等出現，而導致不能使用，zui后變成手動控制，而國內外均用模糊控制來解決，它是按人工操作規(guī)則模糊化和優(yōu)化，它不僅使在不更換任何設備下自動化重新成為可能（因為一般要更換調節(jié)閥很困難，這是由于不僅價格貴，且須停產安裝，甚至切割管道制作縮管以適應閥徑要求，而難以實現）。而且調節(jié)質量比之PID更好，例如調節(jié)時間、衰減度、波動次數、控制質量對干擾的適應均*很多。

（二）自動化系統(tǒng)的主要功能

1、基礎自動化

配煤

（1） 數據采集。

（2） 定量給料及煤配比模糊控制。

（3） 各料槽料位模糊控制。

（4） 加水加粘結劑模糊控制（當工藝流程是成型煤時）。

（5） 各膠帶運輸機等起動、停止、連鎖和順序控制。

焦爐

（1） 數據采集。

（2） 集氣管壓力模糊控制。

（3） 加熱控制，包括煤氣、空氣流量、空燃比控制，熱值補正等。

（4） 混合煤氣預熱后溫度模糊控制。

（5） 大煙道吸力模糊控制。

（6） 煤氣放散控制及自動點火。

（7） 各輸送機械運轉、連鎖、順序、起動、停止等控制。

（8） 換向控制。

（9） 三大車連鎖控制等。

干熄焦（可選）

（1） 據采集。

（2） 干熄焦預存段壓力模糊控制。

（3） 汽包水位和給水流量三沖量調節(jié)。

（4） 過熱器出口蒸汽壓力及溫度控制。

（5） 過熱蒸汽放散控制。

（6） 除氧器壓力模糊控制。

（7） 純水槽液位模糊控制。

（8） 進除氧器低壓蒸汽壓力模糊控制等。

（9） 各輸送機械運轉、連鎖、順序、起動、停止等控制。

2、過程自動化

有關過程自動化的功能見圖2。

圖2 煉焦生產過程自動化級的主要功能

（1） 作業(yè)計劃輸入。

（2） 配料倉料位監(jiān)控。

（3） 編制輸送計劃。

（4） 系統(tǒng)運轉。

（5） 配料計算模型和優(yōu)化配料模型（成本zui低）以及專家系統(tǒng)。

（6） 原料配合比設定。

（7） 焦爐加熱輔助控制COHC模型運算。

（8） 技術計算。

（9） 操作實況收集。

（10）報表編制。

（11）數據通信。

（12）焦炭質量預測神經元網絡系統(tǒng)。

（13）每班及每月循環(huán)推焦圖表的編制。

（14）亂箋處理專家系統(tǒng)。

（三）飛天智能自動化系統(tǒng)軟硬件配置

1、自動化系統(tǒng)軟硬件（不包括干熄焦）

采用飛天通用智能自動化系統(tǒng)進行控制。

（1） PLC控制站，共3臺。另設編程器。

初步估計I/O點：

A.儀表PLC：2套，每套AI-120；AO-16，DI-32，DO-32點。

B.電控：

配煤及煤輸送PLC：1臺，AI-32；DI-200；DO-200，PI-10點。

煉焦PLC：2套，每套AI-8；DI-160；DO-160。

（2） 操作監(jiān)視裝置與過程計算機。采用大容量的工控微機IPC，內存為128MB以上，硬盤10G以上，主頻為1GHz以上；10臺打印機。

2、自動化系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件采用WINDOWS-NT，監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用組態(tài)王或SYNALL、FIX、INTOUCH等可選擇，人工智能和數學模型將采用開發(fā)工具，以提率和可靠性，專家系統(tǒng)采用MAES-JT開發(fā)工具，神經元網絡采用NShell開發(fā)工具，模糊控制采用FUZZYTECH開發(fā)工具，數學模型采用VisualLab-STAT或MatLab支持軟件。

三、自動化系統(tǒng) （不包括干熄焦）

（一）PLC 硬件清單：

序號
貨 號
描 述
數 量

1
OMC-1/E
CPU
5

2
F- P31
編程軟件
2

3
BASE08
8插槽機架
16

4




5
PWS10
電源模塊
16

6
HSC10
計數器模塊,3CH
4

7
XDC10
32點開關量輸入模塊
19

8
YRY10
16點繼電器2A輸出
44

9




10
AD031
8通道4-20MA模擬量輸入模塊
36

11
DA020
4通道模擬量輸出模塊
8

12
DUN10
空槽蓋板
5

13
EXCBL01
擴展電纜
11

14
RSCBL06
RS232通訊電纜
5

15
FIX
監(jiān)控軟件
5
 

（二）工具軟件：

NSHELL神經網絡開發(fā)平臺工具

FS-MAES專家系統(tǒng)開發(fā)平臺工具

MATLAB數學模型開發(fā)工具

（三）其它硬件設備：

機柜（含布線槽、指示燈、繼電器、直流電源等）6個

操作臺 3個

雙絞線電纜 若干

工控微機 10臺

打印機 10臺

傳感器,儀表（可自備）