PLC系統(tǒng)在高爐槽下皮帶混料控制中的應(yīng)用

羅鑫文

（酒鋼集團(tuán)山西翼城鋼鐵有限責(zé)任公司電氣檢修作業(yè)區(qū)，山西臨汾 043500）

1 前言

高爐槽下配料系統(tǒng)是高爐重要的組成部分，配料系統(tǒng)按生產(chǎn)工藝實時狀況將高爐冶煉所需的料按料種，比例通過料倉，皮帶裝入南、北中間倉，通過上料小車將配好的料加入爐內(nèi)，以滿足高爐正常生產(chǎn)的需要，因此配料系統(tǒng)在整個高爐系統(tǒng)中尤為重要。翼鋼1#、2#高爐的容積是420m3，采用料車上料，原槽下系統(tǒng)裝料程序采用每車單倉單料種上料。針對高爐各種爐料差異對煤氣分布的影響，改善高爐煤氣均勻分布，在不增加設(shè)備投資的情況下，通過技術(shù)改進(jìn)，實現(xiàn)槽下系統(tǒng)裝料程序多料倉放料混為一車上料，塊礦、球團(tuán)礦、燒結(jié)礦可混合裝載在一車料里，通過卷揚系統(tǒng)送進(jìn)高爐，降低了綜合焦比和冶煉成本，提高了高爐冶煉質(zhì)量，改善高爐煤氣分布和提高煤氣利用率，從而提高冶煉效率，提高出鐵量。

2 配置方案

2.1 系統(tǒng)配置

整個系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)控制，PLC控制系統(tǒng)采用昆騰系列的CPU及I／O模塊，完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、邏輯運算、聯(lián)鎖、數(shù)據(jù)處理及輸出執(zhí)行指令等功能。硬件配置如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

本項目涉及現(xiàn)場設(shè)備包括：料倉（1#-2#焦炭，3#-5#燒結(jié)礦，6#塊礦，7#-8#球團(tuán)礦），上料皮帶（主、備），翻板（左、右），中間倉（南、北），料車（南、北）。

2.2 PLC 配置

系統(tǒng)平臺搭建采用Modicon Quantum系統(tǒng)，Quantum系統(tǒng)是具有數(shù)字量處理能力的專用計算機(jī)系統(tǒng)，Quantum具有模板化、可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)，用于工業(yè)和制造過程實時控制。它包括Quantum系列 CPU、I／O 模板、I／O 接口、通訊模板、電源和底板。

槽下混配料控制系統(tǒng)有現(xiàn)場設(shè)備模擬量輸入12點（料倉重量），開關(guān)量輸入272點（皮帶、給料機(jī)、振篩閘門），開關(guān)量輸出84點（皮帶、給料機(jī)、振篩、閘門）。

3 系統(tǒng)功能要求及解決辦法

3.1 功能要求

（1）同一車料實現(xiàn)多個稱量斗閘門同時開啟關(guān)閉或按設(shè)定的條件開啟關(guān)閉。

（2）保持正常的兩車制、三車制、四車制、五車制、六車制程序步進(jìn)。

（3）滿足南北倉的配比滿值重量要求、保證南北倉翻板的車次正常工作，不重料。

（4）滿足裝料制度：正裝、倒裝、分裝、混裝。

（5）滿足上料周期對料線的要求。

（6）實現(xiàn)系統(tǒng)全自動及每一車／倉可手動功能。

3.2 PLC控制系統(tǒng)解決方法

（1）根據(jù)二車制或三車制先確定第一車程序步進(jìn)倉號和重量，第二車程序步進(jìn)倉號和重量，第三車程序步進(jìn)倉號和重量，滿足二車制或三車制要求共設(shè)六個步進(jìn)程序。

（2）第一車到第六車程序步進(jìn)18個倉號，應(yīng)可任意選擇倉號。

（3）在第一車程序設(shè)置3個倉號，以上一車與本車時間及料倉信號來控制開啟當(dāng)車第一倉到第三倉閘門開啟間隔，待當(dāng)車程序三個倉空倉后程序步進(jìn)到第二車、第二車到第六車與第一車同理設(shè)置能填寫三個倉門開啟程序。

（4）南北倉滿值：以步進(jìn)程序三個倉號的重量之和為南北倉滿值信號來保證翻板的工作要求。

（5）南北倉重料：以步進(jìn)程序三個倉號設(shè)定為一車，通過南北倉及翻板信號來避免焦倉空倉（焦倉離中間倉較遠(yuǎn)，在皮帶上運行行程較長，倉空后，料頭還未到達(dá)中間倉）后執(zhí)行下一車放料程序而導(dǎo)致重料故障。

（6）步進(jìn)程序倉號重量之和應(yīng)滿足料車容積和卷揚負(fù)載的設(shè)計要求，在設(shè)置時要合理設(shè)置，精確計算，保證設(shè)備的技術(shù)安全要求。

（7）任意倉號及重量的設(shè)置根據(jù)實際可設(shè)置空值，也可設(shè)置一個、兩個、三個，有幾個執(zhí)行幾個。

（8）步進(jìn)程序倉號重量可設(shè)任意倉號，也可根據(jù)實際情況隨時變更，通過變料程序自動執(zhí)行。

（9）步進(jìn)程序的閘門開啟后，跟隨程序倉號閘門依次開啟、放空后步進(jìn)程序完成步進(jìn)。

（10）全部料單有12個料批周期，以及A程序、B程序、C程序、D程序。

4 PLC軟件設(shè)計

4.1 上位軟件

采用基于Windows平臺下的MonitorPro監(jiān)控軟件包，該軟件包基于實時數(shù)據(jù)核心（RTDB）的軟件系統(tǒng)，工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集實時性好；基于Sever／Client結(jié)構(gòu)的上位監(jiān)控軟件，集 HMI、SCADA、MES三大功能與一身。在槽下混配料控制系統(tǒng)中，編寫組態(tài)畫面2個，6個功能數(shù)據(jù)包，72個模擬量點，72個開關(guān)量點。料單如表1所示。

表1 配料料單

4.2 下位軟件

圖2 系統(tǒng)流程圖

采用基于Windows平臺下的Concept工程師站組態(tài)軟件包，業(yè)界功能強大的編程組態(tài)平臺，具有5種IEC1131-3編程語言，并有用戶定義可重復(fù)使用的功能模塊DFB，為了滿足過程控制，Concept內(nèi)置有豐富的過程控制函數(shù)。在槽下混配料控制系統(tǒng)中，編寫8段梯形邏輯LAD，1段功能塊圖FBD，20個DFB功能模塊，開關(guān)量輸入272點，開關(guān)量輸出84點，內(nèi)部模擬量及開關(guān)量點568點。系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

5 結(jié)束語

高爐混料控制系統(tǒng)的改造，實現(xiàn)了多礦種上料布料，使高爐控制系統(tǒng)具備吃多種礦的功能，滿足多種原料的變化需求，使煉鐵自動控制水平提高，生產(chǎn)工藝能夠更好的穩(wěn)定爐況，保障高爐順行。同時，整個系統(tǒng)采用全自動控制，實現(xiàn)了對整個環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確控制，使用方便、易操作，避免了操作人員因長時間手動疲勞操作造成裝料失誤，大大降低了操作人員的勞動強度。

［1］陳秋華，王華強，張崇巍.PLC在高爐槽下配料控制中的應(yīng)用［J］.電氣時代，2002（3）.

［2］Modicon TSX Quantum硬件手冊.