西門子S7-400PLC指針編程實現高爐自動裝料

寧戎,洪志祥

西門子S7-400PLC指針編程實現高爐自動裝料

寧戎,洪志祥

（安徽馬鋼自動化信息技術有限公司，安徽馬鞍山243011）

介紹了當前比較通用的一種有料車高爐的自動裝料方式，并詳細解釋了如何通過西門子S7-400PLC指針編程的形式，使用一個關聯的數據區，一個動態的巡檢字，三套并聯的程序結構，實現高爐自動裝料的方法。

高爐自動裝料；PLC；指針編程

1 高爐自動裝料概述

隨著高爐生產自動化技術的不斷進步，西門子PLC在其應用范圍不斷完善，特別是近年來PLC自動化控制日臻成熟，針對有料車高爐槽下的自動化配料、自動化裝料PLC編程也日趨繁雜；控制方式也日趨多樣。這里通常說的高爐自動裝料實際上是由高爐自動備料和高爐自動裝料組成：高爐首先要根據爐況制定高爐裝料方案，再根據裝料方案制定高爐的配料單，自動化系統根據配料單預先備料到高爐左右二側匯總斗，先完成備料過程。之后自動化系統再根據配料單將左側或右側匯總斗內的備料放至高爐二側的料車，由料車送料至爐頂，完成高爐自動裝料。

如圖1所示，上半部分為爐料配方編號，一個配方的爐料重量即為高爐料車的裝載量，爐料配方由燒結配方和焦炭配方組成。圖示的下半部分為高爐自動裝料的配料單，橫坐標為批次，預設15個批次，預留最大批次輸入。縱坐標為每批次內的“前半批”、“后半批”、“附加批”，共計10個車次，配料單內填寫的數字為“配方號”。若不使用該車次，配方號輸入“0”即可。高爐自動裝料循環執行的，從第一批的第一車開始，到達“料單周期設定”批次的最大車次后，系統會自動跳轉到第一批的第一車開始；周而復始，循環執行。圖1中料單周期設定為2。

本文主要針對這種目前比較常見的高爐備料、裝料方式，使用西門子S7-400PLC的指針編程方法，實現高爐的自動備料和自動裝料。

2 自動裝料程序實現

根據高爐自動裝料的特點，預備焦炭的稱量斗和預備燒結礦的稱量斗是相互獨立的，而裝料工序和備料工序也是互不干涉，所以我們設計了三個數據指針在同一塊數據區（DB塊）循環掃描，判斷系統當前應該執行什么任務。這三個指針分別是自動“備礦”指針、自動“備焦”指針和自動“裝料”指針。“備礦”指針從一批一車開始尋找燒結礦的配方號，當尋找到有效的燒結配方號后，執行備礦工序，將備礦卸至匯總斗后再繼續向下尋找有效的燒結配方號，周而復始地執行備礦工序，直至將高爐二側的匯總斗全部裝滿。“備焦”指針和“備礦”指針作用相同，它是從料單上尋找有效的焦炭配方號，將焦炭備料至高爐二側的焦炭稱量斗。

而“裝料”指針的任務是從一批一車開始尋找有效的配方號，調配高爐料車到位后，打開對應的匯總斗或稱量斗的倉門，完成裝料至料車的工序。這三個指針執行的是同一組數據，先備料，再裝料，完美執行高爐配料單的裝料任務。

2.1 預設自動備料和自動裝料的地址空間

首先要在S7 400-PLC中建立一個自動備料和自動裝料的地址空間，這里我們預設了DB160，定義為裝料順序表，如圖2。

數據塊DB160內高爐自動裝料和操作畫面的數據關系，如表1。

裝料順序表建立后，HMI上輸入配方號即可直接寫入到對應的地址上，即在程序中預設了自動備料和自動裝料的地址空間，后續設計的三個指針將在這片區域尋址運作。在此基礎上，我們還要設計一個“巡檢字”，讓15個批次的每個車次都有對應的數字，再讓“巡檢字”和DB塊內的地址建立聯系，這樣通過“巡檢字”的值即可找到對應的DB塊地址。表2為“巡檢字”數據表。

2.2 自動備礦的程序指針及實現方法

通過表1、表2很容易發現巡檢字的值和DB塊地址之間的關系：巡檢字的值乘以2等于其所對應的字（WORD）的地址，利用這個簡單的數學關系，設計了一個程序流程如圖3所示。主要的過程有：初始化程序，用于停爐檢修或PLC重新上電，將巡檢字和記憶字清零；巡檢字等于記憶字加1，用于從小批次到大批次巡檢有效的配方號。當巡檢字大于料單最大周期設定（料單周期設定值乘以10）時，要跳轉到“一批一車”的位置，即要使巡檢字重新等于1，實現循環備礦。

在讀取到配方號以后，還要進行配方號的有效性判斷，這里備礦的有效的配方號是3～8、11～16，除此之外的配方號，均為無效配方號。配方號被判斷無效后，巡檢字要加1后重新巡檢。若配方號判斷有效則執行配方，待備礦完成后，巡檢字再加1，程序再重新循環執行。

S7-400PLC主要程序代碼部分程序如下:

L#current_v//載入巡檢字

L 2

*I

T#t_POINTER//暫存在臨時變量

SLD 3

T#t_P_ADRESS//轉換成32位地址指針并暫存

LAR1//將地址指針存入到寄存器

OPN"裝料順序表"http://打開DB塊

L DBW[AR1,P#0.0]//載入DB塊中的指針所指向的地址

T#State_Word//載入的上述地址的值（配方號）傳到狀態字中

L#current_v

T#last_v//記憶字=巡檢字

A#Finish_FB

FP#finishi_p

R#Metage_signal//執行配方完成后復位

2.3 自動備焦的程序指針及實現方法

自動備焦碳的程序指針及實現方法同自動備礦，只是在配方號有效性判斷上有所不同，備焦的配方一般比較簡單，焦炭的品種比較單一，僅僅當配方號等于1時，配方有效，執行自動備焦。因為備焦的設備和備礦的設備相互獨立，互不影響，所以備礦和備焦又可以同時運行。

2.4 自動裝料的程序指針及實現方法

自動裝料的程序指針及實現方法和自動備礦（備焦）的結構相同，在配方號的判斷上將識別全部的礦石配方和焦炭配方，當自動備礦和自動備焦等各方條件均完成時，且高爐料車也準確到位的情況下，對應的操作是打開匯總斗或稱量斗的倉門，將爐料卸至高爐料車，再發送指令高爐料車上升卸料，從而完成高爐自動裝料。

3 總結

本指針編程應用于山西晉鋼3#、4#高爐，通過近一年多的運行，證明該自動上料程序結構非常簡潔高效、穩定可靠，對高爐的穩產高產提供了有力地保證，得到了用戶的一致好評。

[1]宋樂鵬,柳果.基于PLC控制的加熱爐溫度控制系統[J].自動化技術與應用.2007,10:121-122

[2]張文明.基于PLC的溫度控制系統的設計[J].安徽農業科學, 2011,29:18258-18261

[3]秦緒平,張萬忠.西門子S7系列可編程控制器應用技術[M].北京:化學工業出版社,2011

收修改稿日期：2014-12-01

Automatically Charging Blast Furnace by SIEMENS S7-400PLC Via Pointer Programming

Ning Rong Hong Zhixiang
（Anhui Ma Gang Automation and Information Technology Co.,Ltd.，Ma'anshan Anhui 243011）

This paper introduces a common kind of blast furnace with skip car that can automatic charging,and explain how to use the SIEMENS S7-400PLC with pointer programming,using a relational data area,a dynamic inspection of words,three sets of parallel program structure,to achieve automatic charging of blast furnace automatically.

automatically charging blast furnace;PLC;pointer programming

TP27

B

1006-6764（2015）01-0064-04

寧戎（1964-），男，工程師，現從事自動化設備管理工作。