CN103914001A

CN103914001A - 多气体多管路循环采样控制系统和控制方法

Info

Publication number: CN103914001A
Application number: CN201310005458.1A
Authority: CN
Inventors: 赵善科; 潘韦忠; 谢学荣
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-01-08
Filing date: 2013-01-08
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2033-01-08
Also published as: CN103914001B

Abstract

本发明是一种多气体多管路循环采样控制系统和控制方法，控制系统包括多组分气体分析仪、系统组模块、累加器模块、比较器模块、计时器模块T和采样时间t设定模块，在多管路循环采样的同时，多组分气体分析仪实时工作，系统组模块会同时实时跟踪每个管路的采样故障报警信息和每种采样气体的含量状态显示等信息，这些信息在中央控制室监控画面中实时显示。本发明的控制系统和方法通过程序逻辑处理和循环扫描，并可变设置取样周期时间和循环采样管路，以满足现场工艺状况，提高多气体多管路循环采样控制的自动化水平，有效提高对料仓参数监控的效率，大幅降低料仓安全事故的发生概率。

Description

多气体多管路循环采样控制系统和控制方法

技术领域

本发明涉及熔融还原冶炼原料储运流程的控制方法，具体说有关一种熔融还原冶炼原料储运的电气自动控制方法。

背景技术

现有煤槽储运上料系统共有7个煤槽。因考虑到设备购置费用和日后日常维护费用等因素，在煤槽顶部安装有1套而不是7套采样分析设备（如红外气体分析仪），对7个煤槽的煤气含量进行采样分析。每个煤槽顶部均有1个气体采样点，共7个气体采样点，其中6个气体采样点每两个一组合并为一路采样管路，这样布置共计4根采样管路。采集的样气经净化、干燥处理后,经红外线气体分析仪分析其煤气含量。然后，这些数据被传输到一个计算机系统，例如西门子PCS7系统，系统程序通过控制安装在4根采样管路上的气动切断阀的开或关的状态来进行随机取样。中控操作人员在监控画面上手动操作开启需要监控的对应采样管路上的气动切断阀来检测该煤槽内的煤气含量。

上述现有的煤槽煤气含量的采样控制存在以下不足：

①煤槽煤气含量监测通过4根煤气采样管路进行采样，仅仅当手动选择后才能监视到该管路的煤气含量数值，不能实现所有管路煤气含量的自动循环采样操作，不利于实现采样操作的自动化，不利于生产作业的连续性，生产效率低下。

②4根煤气采样管路的采样操作是通过中控操作工手动完成的，考虑到工艺生产流程的复杂和多变，需要稳定和安全的操作条件和前提，而每根采样管路没有一个采样设定时间限制，随机性较强，不利于中控操作人员及时发现故障隐患。

③煤槽内气体含量采样监测只针对一种气体进行，不具有扩展性，特别是在工艺状况发生变化后，需要采样监测其它种类气体含量。而目前采样方法具有局限性，不能够在多种气体多管路情况下进行采样、分析和监测。

因此为克服现有技术的上述缺点，迫切需要能够对多气体多管路循环采样进行自动化控制。

发明内容

本发明目的在于提供一种多气体多管路循环采样控制系统和方法，可改变手动操作采样的传统做法，并可根据现场工艺情况，可变设置采样周期时间和循环采样管路，实现多气体多管路循环采样控制的自动化；可有效提高中控操作人员对料仓参数监控的效率，大幅降低煤槽安全事故的发生概率。

根据本发明的多气体多管路循环采样控制系统包括：一台系统共用的实时工作的多组分气体分析仪，系统组模块（GRP），控制该气体循环采样控制系统的启动、运行和停止；累加器模块（CTU）和比较器模块（CMP），控制该气体循环采样系统的循环采样流程中的每根管路是否参加采样；计时器模块T和采样时间t设定模块，控制该气体循环采样控制系统的循环采样流程中的每根管路在线采样的采样时间，以便在这个采样时间t，中控操作人员可根据现场工艺状况在监控画面上进行可变设定和在线监视。

根据本发明的多气体多管路循环采样控制方法，通过本发明的多气体多管路循环采样控制系统实施，该控制系统包括设置在系统多管路中一台共用的实时工作的多组分气体分析仪、系统组模块（GRP）、累加器模块（CTU）、比较器模块（CMP）、计时器模块T和采样时间t设定模块，设定一个多气体多管路循环采样控制系统共有n条采样管路，系统采样管路从第x管路开始，循环采样顺序为第x管路，第x+1管路，…，第n管路，第1管路，…，第x-1管路，全部管路循环采样完成后重复前一循环采样周期；本系统多管路共用一台多组分气体分析仪，可采样气体m种。所述控制方法包括：

系统启动后,对本系统中的系统组模块（GRP）、累加器模块（CTU）、比较器模块（CMP）、计时器模块T和采样时间t设定模块进行初始化;然后,计时器模块T延迟t秒后，累加器模块CTU输出起始值x，使循环采样流程从第x个管路开始，每条管路采样周期时间为t秒；然后通过比较器CMPx和x比较，若相等后，比较器CMPx输出1，启动分析管路Cx进行采样，若不相等，则和其它管路比较；然后计时器模块T延迟t秒后，累加器CTU加1，然后比较器CMP_(x+1)和x+1比较，若相等后，比较器CMP_(x+1)输出1，启动分析管路C_(x+1)进行采样，若不相等，则和其它管路比较；……;然后,计时器T延迟t秒后，累加器CTU加1，然后比较器CMPn和n比较，若相等后，比较器CMPn输出1，启动分析管路Cn进行采样，若不相等，则和其它管路比较；然后,计时器模块T延迟t秒后，累加器CTU置为1，然后比较器CMP1和1比较，若相等后，比较器CMP1输出1，启动分析管路C1进行采样，若不相等，则和其它管路比较;……;然后计时器T延迟t秒后，累加器CTU加1，然后比较器CMP_(x-1)和x-1比较，若相等后，比较器CMP_(x-1)输出1，启动分析管路C_(x-1)进行采样，若不相等，则和其它管路比较;本次全部管路循环采样工作完成后，程序自动进入下一个循环采样周期；在多管路循环采样的同时，通过多组分气体分析仪实时工作，根据现场工艺安全情况，在中央控制室监控画面中菜单式选择需要采样测量的多种气体，以实时在监控画面中显示多种气体的成分含量等信息；系统组模块GRP停止后，该循环采样控制流程结束。在循环采样过程中，系统组模块GRP会同时实时跟踪每个管路的采样故障报警信息和每种采样气体的含量状态显示等信息，这些信息在中央控制室监控画面中实时显示。

本发明的有益效果是：

改变手动采样的传统做法，通过系统程序模块控制，实现多管路循环采样，提高了采样操作的自动化水平，省时省力，节约费用；基于系统平台，有别于通常的硬件控制和手动控制的死板，较易简单实现；中控操作人员可实时监控料仓内气体的含量特别是煤槽的煤气含量，提高监控效率，有效避免了煤槽煤粉自燃等事故的安全隐患；中控操作人员可根据现场工艺状况及时调整设定循环采样时间和循环采样管路，操作人性化；本发明的多气体多管路循环采样控制系统和方法具有扩展性，中控操作人员可进行多种选择，进行菜单式操作，可对多种气体多条管路同时进行采样，可以随时退出自动循环采样，操作方便。

附图说明

图1是多气体多管路循环采样控制系统的布置和工作示意图；

图2是多气体多管路循环采样控制方法的流程图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述具体实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。

图1是多气体多管路循环采样控制系统的布置示意图。如图1所示，本发明一个实施例的多气体多管路循环采样控制系统包括：一台与多管路连接的实时工作的多组分气体分析仪（未图示），用于选择需要采样测量的多种气体，并实时在监控画面中显示多种气体的成分含量信息；系统组模块（GRP）1，控制该气体循环采样控制系统的启动、运行和停止；与系统组模块连接的计时器模块（T）2和累加器模块（CTU）；与计时器模块（T）连接的采样时间t设定模块4,以控制该气体循环采样控制系统的循环采样流程中的每根管路在线采样的采样时间,以便在采样时间t，中控操作人员根据现场工艺状况在监控画面上进行可变设定和在线监视；与累加器模块（CTU）连接的多个比较器模块（CMP）5，以控制该气体循环采样系统的循环采样流程中的每根管路是否参加采样。上述系统组模块（GRP）、累加器模块（CTU）、比较器模块（CMP）、计时器模块（T）和采样时间t设定模块组成一个系统计算机控制平台，在本实施例中采样西门子PCS7系统。这些程序控制模块，通过逻辑比较判断和扫描处理等工作，实现控制目的。以下为简化，累加器模块、比较器模块、计时器模块分别简称为累加器、比较器、计时器。

其中新编制封装的累加器3可实现累加起始值的任意设定，可由程序或者中控工艺操作人员完成。

图2是采用图1的控制系统方案的控制方法流程图。通过累加器3设定一个多气体多管路循环采样控制系统共有n条采样管路，系统采样管路从第x管路开始，循环采样顺序为第x管路，第x+1管路，…，第n管路，第1管路，…，第x-1管路，全部管路循环采样完成后重复前一循环采样周期。本系统多管路共用一台多组分气体分析仪，可采样气体m种。本发明的控制方法包括以下步骤：

S1；系统开始启动；S2：系统初始化，使本系统中的所有模块包括组模块（GRP）1、累加器（CTU）3、各比较器（CMP）5、计时器（T）2和采样时间t设定模块4进行初始化;S3：计时器（T）2延迟t秒；S4：累加器3输出x,即循环采样流程从第x个管路开始，每条管路采样周期时间为t秒；S5：通过比较器(CMPx)和x比较，若相等后，S5’：比较器CMPx输出1，启动分析管路Cx进行采样，若不相等，则S6：和其它管路比较，然后计时器T延迟t秒后，累加器CTU加1，然后比较器CMP_(x+1)和x+1比较，若相等后，S6’：比较器CMP_(x+1)输出1，启动分析管路C_(x+1)进行采样，若不相等，则和其它管路比较；……;然后,计时器T延迟t秒后，累加器CTU加1，然后S7：比较器CMPn和n比较，若相等后，S7’：比较器CMPn输出1，启动分析管路Cn进行采样，若不相等，则S8：和其它管路比较；然后,计时器T延迟t秒后，累加器CTU置为1，然后比较器CMP1和1比较，若相等后，S8’：比较器CMP1输出1，启动分析管路C1进行采样，若不相等，则和其它管路比较;……;然后计时器T延迟t秒后，累加器CTU加1，然后S9：比较器CMP_(x-1)和x-1比较，若相等后，S9’：比较器CMP_(x-1)输出1，启动分析管路C_(x-1)进行采样，若不相等，则和其它管路比较;本次全部管路循环采样工作完成后，程序自动进入下一个循环采样周期。在多管路循环采样的同时，本系统多管路所共用的一台多组分气体分析仪在实时工作，中控工艺操作人员可根据现场工艺安全情况，在中央控制室监控画面中可菜单式选择需要采样测量的多种气体，本系统会实时在监控画面中显示多种气体的成分含量等信息。

系统组模块（GRP）1停止后，该循环采样控制流程结束。在循环采样过程中，系统组模块GRP会同时实时跟踪每个管路的采样故障报警信息和每种采样气体的含量状态显示等信息，这些信息都会在中央控制室监控画面中实时显示。

采用本发明的控制方法和控制系统的应用实例说明如下：

实例1：

原料储运上料系统共有煤槽7个，分别是：B235B01，B235B02，B235B04，B235B05,B235B06，B235B07，B235B08。其中，煤槽B235B01和B235B02共用一个采样管路C1,煤槽B235B04和B235B05共用一个采样管路C2,煤槽B235B06和B235B07共用一个采样管路C3，煤槽B235B08用一个采样管路C4。

在PCS7系统程序里，新增程序模块和设置参数如下：系统组模块GROUP，计时器TIMER_P,采样时间设定为90秒，累加器CTUD初始设定为1，循环采样流程按照采样管路C1/C2/C3/C4/C1的循环采样顺序进行,采样气体成分包括CO,CO2,CH4。该系统工作稳定安全顺行。

实例2：

煤线粉煤仓共有煤槽5个，分别是：185B01，185B02，185B03，185B04,185B05。采样管路分别为C21,C22,C23,C24,C25。

在PCS7系统程序里，新增程序模块和设置参数如下：系统组模块GROUP1，计时器TIMER_P1,采样时间设定为30秒，累加器CTUD1初始设定为3，循环采样流程按照采样管路C23/C24/C25/C21/C22的循环采样顺序进行,采样气体成分包括CO,CO2,H2S。该系统工作稳定安全顺行。

本发明提供了多气体多管路循环采样控制系统和控制方法，适用于所有涉及多料仓（槽）内多气体循环采样控制的原料储运工艺和设备。

应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种多气体多管路循环采样控制系统，包括一台系统共用的实时工作的多组分气体分析仪，其特征在于还包括：系统组模块，控制该气体循环采样控制系统的启动、运行和停止；累加器模块和比较器模块，控制该气体循环采样系统的循环采样流程中的每根管路是否参加采样；计时器模块T和采样时间t设定模块，控制该气体循环采样控制系统的循环采样流程中的每根管路在线采样的采样时间，以便在这个采样时间t，中控操作人员可根据现场工艺状况在监控画面上进行可变设定和在线监视。

2.一种多气体多管路循环采样控制方法，通过多气体多管路循环采样控制系统实施该控制系统包括设置在系统多管路中的一台共用的实时工作的多组分气体分析仪，其特征在于该控制系统还包括系统组模块、累加器模块、比较器模块、计时器模块T和采样时间t设定模块；多气体多管路循环采样控制系统共有n条采样管路，系统采样管路从第x管路开始，循环采样顺序为第x管路，第x+1管路，…，第n管路，第1管路，…，第x-1管路，全部管路循环采样完成后重复前一循环采样周期；本系统多管路共用一台多组分气体分析仪，可采样气体m种；所述控制方法包括：

系统启动后,对本系统中的系统组模块（GRP）、累加器模块（CTU）、比较器模块（CMP）、计时器模块T和采样时间t设定模块进行初始化;然后,计时器模块T延迟t秒后，累加器模块CTU输出起始值x，使循环采样流程从第x个管路开始，每条管路采样周期时间为t秒；然后通过比较器CMPx和x比较，若相等后，比较器CMPx输出1，启动分析管路Cx进行采样，若不相等，则和其它管路比较；然后计时器模块T延迟t秒后，累加器CTU加1，然后比较器CMP_(x+1)和x+1比较，若相等后，比较器CMP_(x+1)输出1，启动分析管路C_(x+1)进行采样，若不相等，则和其它管路比较；……;然后,计时器T延迟t秒后，累加器CTU加1，然后比较器CMPn和n比较，若相等后，比较器CMPn输出1，启动分析管路Cn进行采样，若不相等，则和其它管路比较；然后,计时器模块T延迟t秒后，累加器CTU置为1，然后比较器CMP1和1比较，若相等后，比较器CMP1输出1，启动分析管路C1进行采样，若不相等，则和其它管路比较;……;然后计时器T延迟t秒后，累加器CTU加1，然后比较器CMP_(x-1)和x-1比较，若相等后，比较器CMP_(x-1)输出1，启动分析管路C_(x-1)进行采样，若不相等，则和其它管路比较;本次全部管路循环采样工作完成后，程序自动进入下一个循环采样周期；

其中，在多管路循环采样的同时，通过多组分气体分析仪实时工作，根据现场工艺安全情况，在中央控制室监控画面中菜单式选择需要采样测量的多种气体，以实时在监控画面中显示多种气体的成分含量等信息；系统组模块GRP停止后，该循环采样控制流程结束；在循环采样过程中，系统组模块GRP会同时实时跟踪每个管路的采样故障报警信息和每种采样气体的含量状态显示等信息，这些信息在中央控制室监控画面中实时显示。