基于PLC平臺的高爐爐頂料罐秤動態補償開發

劉瀏

摘 要：高爐料罐秤改造開發將現有的儀表秤自帶補償改為西門子PLC程序補償，可降低采購成本，最重要的是補償這塊出了問題我們能自己迅速進行相應處理，大大降低了處理時間，更不用受制于制造廠家，不用等廠家技術員來處理，并且能更加精準地實現補償，能夠更加靈活地應付現場設備對爐頂料罐秤產生的影響，對煉鐵廠的生產提供更加完美的保護。

關鍵詞：PLC 爐頂 料罐 動態補償

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）02（c）-0089-02

漣鋼煉鐵廠2 800 m高爐為串罐式無鐘爐頂布料工藝，而重量法布料為漣鋼布料的主要方式，這就對爐頂料罐秤的稱重準確度和穩定性要求較高。爐頂料罐秤為電子稱重設備，每個罐子由3個稱重傳感器來進行數據采集，采集給秤自帶的西門子200PLC進行數據處理后，轉換為4～20 mA的電流信號通過DP總線傳輸給西門子400PLC進行程序控制，爐頂壓力、外部的機械結構形變等眾多因素都會對其產生動態影響。

1 改造原因

8#高爐料罐秤稱重為廠家自帶200PLC模塊做的程序補償，由于現場環境、設備原因造成上、下料時稱重波動，導致下料不穩，有時導致停止下料，而且有時出現零點抬高和清零錯誤都需要爬到爐頂進行調整，由于程序原因引起的補償問題還得叫廠家技術員過來進行修改，十分麻煩，嚴重影響煉鐵出鐵量和出鐵質量。經過多次和煉鐵現場操作人員進行溝通后，決定放棄廠家自帶的200PLC所做的補償，改用高爐自己的400PLC，并自己開發程序進行罐重補償。這樣我們就能靈活地掌握補償值的變化是由什么引起、怎么改進，在傳感器不出問題的情況下，補償這塊基本上都能由程序完善，能夠及時處理好補償這塊的問題。

2 改造方式

先是對1#罐進行開發改造，觀察分析得出8#高爐料罐秤的補償程序應該是和罐壓、頂壓呈線性關系，但不是簡單的一個恒定值，也不是分段的一個恒定值，它在下焦、大燒、小燒時都有變化，而且每次放料它都會有變化，而且放散好為罐壓乘以補償系數，均壓好后要改為頂壓乘以補償系數，所以得出這個補償系數是個動態變化值。

由于8#高爐稱重補償系數是個動態變化，所以我們根據現場實際情況，必須把程序的補償系數做成動態值，經過長時間的調試分析得出在料滿情況下以上密關到位一瞬間取一傳感器值減去下密開到位一瞬間取得傳感器的值（這里為了防止到位信號出現問題，我們把上密關輸出和下密開輸出加進來作為保護信號），除以頂壓值，便得出這批料的補償系數。

但是對這個系數分析后，我們得出這個系數必須要給定一區間（大于0.35小于0.45），如果算出來的值超出這一區間，就取上次使用值，在這區間就用當前系數，這主要是防止信號突變造成的失真。而這區間范圍是經過分析毫伏信號、傳感器值、正常罐重、頂壓綜合因數而最終得出的。

而上料基本是稱重值，罐壓基本為0，基本沒有壓力補償，但我們還是做了補償，用罐壓乘以固定系數（0.394），做完后觀察效果很滿意，立刻投入使用，一直用得很好。

接著對2#秤進行改造，開始就根據1#秤的來，可觀察后發現曲線很不理想，經過比對，發現2#罐下焦、大燒、小燒的補償方式應該是不一樣的，從而我們分別對焦炭、大燒、小燒做程序補償，主要是對焦炭進行調整，進行多次分析觀察得出，在算上密關到位取一傳感器值減去下密開取得傳感器的值的時候給定一范圍，當值大于等于101就用101除以頂壓，當值小于101就用當前值除以頂壓，而這個101的值是根據傳感器在下完焦炭最低值而定。

其實我們把大燒、小燒都做了，因為它下完后傳感器的最低值有細微變化，但是對大燒、小燒影響不大，就沒有投入，等以后現場情況改變后再做處理。進行程序修改后放料曲線也接近實際，而后投入使用，但在使用過程中發現傳感器的毫伏值不穩定，在上密開后會有波動，我們又在上密開后10 s做清零處理。經過一段時間的觀察處理后，1、2#料罐秤完美實現改造。

3 改造主要問題

（1）由于煉鐵檢修完后，秤出現下料閘開一瞬間，罐重突然往下掉2～4 t，下焦炭時最為明顯。經過曲線可以看出完全是由于秤毫伏值跳動導致罐重跳動，由于煉鐵和稱量找不出原因，到底是什么引起秤毫伏值跳動，所以必須先把問題處理好，修改方式為下料閘開的一瞬間不能掉2～4 t下來，但毫伏值確實掉了，換算成重量后確實有這么多噸，而且可以判斷的是當現實為料空時，料罐內肯定還有2～4 t的料。罐重值在下料閘開的一瞬間發生變化，我們要改的就是把下料閘開那一瞬間掉的噸數補上，而且要無縫連接，我們在下密開瞬間做自動減料幾秒，然后再用稱重值加上一個值讓它們完美連接在一起，當然這段調試時間要的較多，要改動自減秒數，每秒自減多少，和加上的重量值，然后還得無縫連接，斜率得一致才行。

（2）下料完后突然秤跳到90多 t，經過分析為秤內部清零程序有問題，我們放棄秤內部此段清零，自己做清零，當上密開后10 s清零，當然罐重是要小于5 t。

（3）出現過毫伏值沒怎么變化但是罐重在下密開到位的時候往下掉1～2 t，經過觀察發現傳感器的最低值，也就是毫伏值往下走了，或者是出現下料下不完，料空不來，停住皮帶，為傳感器的最低值，往上抬高了，針對這一情況，把參照值和傳感器的最低值做了個動態比較，然后取一動態值，當然這一取值也有個區間，超過該區間就用上次計算值，在區間內就用當前計算值，這主要是防止信號突變造成的失真。

（4）下料取頂壓也是通過一次事故而改進的，以前補償值一直都是罐壓補償，但有次罐壓泄漏，導致罐內料沒放空，但稱的重量值顯示料空，最終導致料罐堆料，所以最終分2段取壓力補償，放散好取罐壓，均壓好后取頂壓補償，因為頂壓要比罐壓穩定，在這壓力轉換的時候又遇到好多問題，有時就是突變往上有個尖峰，有時就是往下跳再反彈回，就是有個向下的尖峰，主要是在頂壓與罐壓轉換的時候取的信號點沒有找準，經過調試分析最終確定轉換信號點為下密開瞬間延時1 s轉換。

4 結語

一個好的上料自動化程序不僅僅是設備安全可靠、系統運行穩定的程序，還應該具備故障檢測和應對措施，和冶煉制度及生產工藝緊密結合起來的程序。我們在近半個月的現場料流與設備開關時序的跟蹤與分析，通過對程序優化現已成功將8#高爐爐頂料罐秤補償改為西門子400PLC程序補償。

參考文獻

[1] 董光輝.鞍鋼新1號高爐無料鐘爐頂設計[J].煉鐵，2003（3）：6-9.

[2] 喻道明.漣鋼2200m3高爐串罐無料鐘爐頂系統設計[J].煉鐵，2003（6）：12-16.

[3] 宋建成.高爐煉鐵理論與操作[M].北京：冶金工業出版社，2005：85-193.