QuantumPLC在高爐上料系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、Quantum PLC 在華盛小高爐上料系統(tǒng)中的應(yīng)用一、概述華盛煉鐵二分廠6-9#小高爐自2006 年投產(chǎn)， 礦槽爐頂上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用施耐德公司昆騰系列PLC ，該控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦石、球團(tuán)、燒結(jié)、焦碳等原料的自動(dòng)稱量，并完成稱量誤差的自動(dòng)補(bǔ)償；實(shí)現(xiàn)了爐頂各閥門(mén)的順序自動(dòng)開(kāi)關(guān)，外B、丫的角度自動(dòng)設(shè)定以及其他相關(guān)輔助設(shè)備的自動(dòng)控制；實(shí)現(xiàn)了對(duì)高爐礦槽爐頂上料系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示與數(shù)據(jù)控制。該系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，效果良好。二、高爐礦槽爐頂上料系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)述1、槽上控制工藝流程：從原料場(chǎng)取料經(jīng)過(guò)槽G106， G206 兩條皮帶將高爐所需料種（包括溶劑類，塊礦，球團(tuán)、燒結(jié)礦、焦碳）運(yùn)入到槽上高

2、位料倉(cāng)，每邊有7 個(gè)高位料倉(cāng)，兩邊對(duì)稱分布，高位料倉(cāng)內(nèi)的料經(jīng)過(guò)給料機(jī)，再經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩篩分去粉進(jìn)入稱量斗。2、槽下控制工藝流程：高爐槽下設(shè)燒結(jié)礦倉(cāng)，雜礦倉(cāng)，球團(tuán)倉(cāng)，溶劑倉(cāng)，焦丁倉(cāng)。每個(gè)礦倉(cāng)下都有振動(dòng)篩， 篩除小于 5mm 的碎礦， 燒結(jié)礦倉(cāng)的礦經(jīng)過(guò)篩分后分別進(jìn)入主皮帶， 由主皮帶輸送至料坑的左右中間稱量斗， 經(jīng)篩分后的 5mm 燒結(jié)礦經(jīng)返礦皮帶機(jī)運(yùn)到碎礦倉(cāng)。焦炭設(shè)左右兩個(gè)焦倉(cāng)，倉(cāng)下裝有振動(dòng)篩和振動(dòng)給料機(jī)，焦炭經(jīng)篩分后，大于 20mm 的塊焦，分別直接進(jìn)入焦炭稱量斗，篩下小于20mm 的碎焦經(jīng)返焦皮帶輸送至碎焦倉(cāng)上振動(dòng)篩，將碎焦分級(jí)成 8mm 以上和 8mm 以下兩種產(chǎn)品，大于 8mm 的焦丁直接振

3、入至焦丁倉(cāng)，再經(jīng)焦丁給料機(jī)到焦丁稱量斗，然后由焦丁皮帶送至主皮帶再一起進(jìn)入料坑中間斗。 小于 8mm 的碎焦落入焦粉倉(cāng)等待汽車外運(yùn)。 當(dāng)料車到底后，由相應(yīng)的中間斗向料車裝料。3、爐頂控制工藝流程：我們小高爐爐頂采用無(wú)料鐘串罐式爐頂，分為受料斗、料罐、氣密箱等組成部分。在上料過(guò)程中，爐料先投進(jìn)受料斗里，隨后放入料罐中，在這個(gè)過(guò)程中， 由于高爐不能和大氣相通， 通過(guò)控制爐頂放散閥、 均壓閥、上密閥、柱塞閥、下密閥的順序開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)高爐的正常下料，通過(guò)控制a、5丫來(lái)實(shí)現(xiàn)高爐布料。料面檢測(cè)設(shè)備采用機(jī)械探尺檢測(cè)。裝料流程：焦炭、燒結(jié)礦等各種入爐原料由料車運(yùn)到爐頂，倒入受料斗中，受料斗最多可裝 4 車料。料

4、罐放散完畢后打開(kāi)上密閥和柱塞閥向料罐裝料。裝料完成后料罐進(jìn)行均壓。一旦高爐準(zhǔn)備接受下一批爐料就進(jìn)行布料，首先打開(kāi)下密閥并將料流調(diào)節(jié)閥打開(kāi)至設(shè)定開(kāi)度，料罐中的爐料通過(guò)料流調(diào)節(jié)閥流到旋轉(zhuǎn)的布料溜槽上。在布料期間，通過(guò) 丫射線探測(cè)料流，該裝置可發(fā)出料罐清空信號(hào)。一旦料罐清空，關(guān)閉料流調(diào)節(jié)閥和下密封閥，打開(kāi)放散閥進(jìn)行放散，準(zhǔn)備下一次裝料。布料流程：一批料中，允許焦礦設(shè)定兩個(gè)不同的料線位置。當(dāng)探尺達(dá)到規(guī)定的料線位置后，自動(dòng)提升到位，發(fā)出布料信號(hào)，下密封閥打開(kāi)，布料溜槽進(jìn)行啟動(dòng)。B角旋轉(zhuǎn)到設(shè)定速度并且到達(dá)布料位置，開(kāi)啟料流調(diào)節(jié)閥，按照批重及規(guī)定的布料程序，調(diào)節(jié)料流調(diào)節(jié)閥開(kāi)度和溜槽傾角，使每圈料流均勻、重量

5、相等和首尾相接的向爐喉任意布料。三、控制系統(tǒng)硬件配置整個(gè)上料系統(tǒng)采用PLC系統(tǒng)控制，PLC設(shè)計(jì)有兩套CPU,具有熱備冗余功能，兩臺(tái)上位機(jī)完成對(duì)整個(gè)上料系統(tǒng)的監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集等。自動(dòng)控制系統(tǒng)采用 Schneider Quantum 系列 PLC 硬件組成基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)。采用 INTOUCH 監(jiān)控軟件，編程軟件采用Concept2.6， Windows2000 作為系統(tǒng)平臺(tái)界面，組成計(jì)算機(jī)化的操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)通訊?？刂破髋c上位機(jī)之間采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。主機(jī)控制單元接受由 I/O接口收集的信號(hào)進(jìn)行開(kāi)關(guān)量和模擬量的處理后 ,將信號(hào)經(jīng) I/O 接口實(shí)現(xiàn)對(duì) 設(shè)備的控制，與監(jiān)控站及上位機(jī)通訊 。其中處理

6、器采用昆騰系列140-CPU-434-12A,電源模塊采用140-CPS-114-2Q遠(yuǎn)程通訊模版采用140-NOE-771-01，I/O 模板配置如下： 數(shù)字量輸入模板為 140-DDI-353-00； 數(shù) 字 量 輸 出 模 板 為 140-DDO-353-00 ； 模 擬 量 輸 入 模 板 為 140-ACI-040-00;模擬量輸出模板為140-ACO-130-00,遠(yuǎn)程I/O模版采 用 140 CRP 932 00、 140 CRA 932 00。熱備摸板為：140-CHS11000。四、礦槽爐頂上料系統(tǒng)控制功能1、槽下控制部分（ 1）實(shí)現(xiàn)對(duì)礦石、球團(tuán)、燒結(jié)、焦炭等入爐原料的自動(dòng)稱

7、量，并完成稱量誤差的自動(dòng)補(bǔ)償。（ 2）實(shí)現(xiàn)槽下礦倉(cāng)、稱量斗、成品帶、碎礦皮帶、振動(dòng)篩、給料機(jī)及碎焦系統(tǒng)的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)備料和放料。（ 3） 可使用監(jiān)控畫(huà)面對(duì)上料系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視， 對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行軟手/自動(dòng)切換及手動(dòng)啟停設(shè)備，進(jìn)行料單設(shè)定及更改等。當(dāng)配料程序發(fā)出后，礦石稱量斗閘門(mén)開(kāi)，料排出。當(dāng)稱量值小于稱量斗料空設(shè)定值時(shí)，發(fā)出料空信號(hào)并關(guān)閉閘門(mén)，閘門(mén)關(guān)好后，振動(dòng)篩或給料機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)。稱量值到設(shè)定值（經(jīng)自動(dòng)補(bǔ)償）時(shí)，振動(dòng)篩或給料機(jī)停機(jī)，進(jìn)行滿稱量。各稱量斗的排料順序根據(jù)預(yù)先設(shè)定的配料單， 相應(yīng)的稱量斗裝滿料后且閘門(mén)關(guān)好， 主皮帶機(jī)啟動(dòng)后，開(kāi)始排料。排料順序：各稱量斗按照離中間斗的距離

8、由近到遠(yuǎn)依次進(jìn)行排料（稱量斗排料最多不同時(shí)超過(guò)四個(gè)） 。 當(dāng)前一個(gè)稱量斗閘門(mén)開(kāi)啟， 發(fā)出空信號(hào)后，發(fā)出下一個(gè)斗排料指令。2、爐頂控制部分（ 1）爐頂上至料罐下至探尺各設(shè)備的順序控制。（ 2）無(wú)料鐘串罐式爐頂?shù)难b料及均壓、放散控制。（3）料流調(diào)節(jié)閥開(kāi)度（丫角）、布料溜槽傾動(dòng)角（a角）、布料溜槽旋轉(zhuǎn) 角（B角）的控制。上次布料結(jié)束且下密閥關(guān)到位后，程序發(fā)出申請(qǐng)裝料信號(hào)，料車開(kāi)始裝料，受料斗滿且料罐空，放散閥打開(kāi)，在放散過(guò)程中，一旦打開(kāi)放散閥并料罐內(nèi)壓力等于大氣壓力，則認(rèn)為放散OK 。放散 OK 后開(kāi)上密閥，上密閥開(kāi)到位后開(kāi)柱塞閥， 料車開(kāi)始下料。 延時(shí)一定時(shí)間后柱塞閥關(guān)閉，關(guān)放散閥，關(guān)上密閥，爐料

9、裝入料罐中后開(kāi)均壓閥開(kāi)始均壓。這時(shí)受料罐發(fā)允許料車上行信號(hào)。料罐滿且上密關(guān)到位后，程序發(fā)出申請(qǐng)布料信號(hào)，此時(shí)探尺探測(cè)到設(shè)定料線后提探尺至零位。均壓好后關(guān)均壓閥。探尺提到零位后開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)外生布料溜槽傾動(dòng)的正常工作角度范圍是13-53度。就地操作可以使溜槽 傾角達(dá)到 70 度以便于拆卸溜槽。當(dāng)溜槽傾角小于12 度或大于 54 度時(shí) ,溜槽停止移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)并發(fā)出報(bào)警,只有在報(bào)警清除后才可以繼續(xù)移動(dòng)。一旦降下探尺或探尺在高爐中時(shí)， 溜槽傾角如果大于45度， 必須鎖定溜槽。為了使溜槽的定位精度達(dá)到0.2度的要求，在程序中對(duì)溜槽的傾動(dòng)速度進(jìn)行處理，溜槽開(kāi)始以最大速度傾動(dòng)，當(dāng)與目標(biāo)位置只相差 2 度時(shí)，以最大速

10、度的三分之一傾動(dòng)，這樣可以精確的定位到目標(biāo)位置。溜槽的旋轉(zhuǎn)由變頻器驅(qū)動(dòng)的交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。正常情況下溜槽不停的旋轉(zhuǎn)，如果溜槽的傾角位置達(dá)到了上限或下限，或者探尺在爐內(nèi)時(shí)溜槽傾角大于 45度，溜槽要立即停止旋轉(zhuǎn)并報(bào)警。溜槽每4 小時(shí)改變一次旋轉(zhuǎn)方向，這樣可以確保溜槽磨損平衡。 PLC 根據(jù)爐頂料單和槽下傳送來(lái)的布料代號(hào)給出料流調(diào)節(jié)閥丫的設(shè)定開(kāi)度，控制料流調(diào)節(jié)閥打開(kāi)到設(shè)定開(kāi)度開(kāi)始布料，當(dāng)接受到料罐清空信號(hào)，料流調(diào)節(jié)閥首先完全打開(kāi)才能關(guān)閉。清空信號(hào)由射線檢測(cè)和 PLC 的定時(shí)器共同完成， 如果在料流閥打開(kāi)后規(guī)定的時(shí)間后發(fā)出清空信號(hào)，則認(rèn)為料罐已經(jīng)清空，如果在規(guī)定的時(shí)間之前發(fā)出清空信號(hào)則認(rèn)為是料罐堵塞， PLC 將發(fā)出報(bào)警信號(hào)， 該信號(hào)一直保持，只有料流閥完全打開(kāi)并且確保料罐完全排空后才能解除。料流閥關(guān)閉后關(guān)下密閥，降下探尺檢測(cè)料面，布料結(jié)束。五、結(jié)論本文討論了基于施耐德昆騰系列 PLC 的高爐礦槽爐頂上料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的控制情況，本控制系統(tǒng)已經(jīng)在高爐生產(chǎn)得到了實(shí)際應(yīng)用