興澄特鋼球團自動化控制系統(tǒng)

陳鳴

【摘 要】本文介紹了興澄特鋼120萬t/a氧化球團生產線（鏈篦機-回轉窯-環(huán)冷機）的工藝流程以及施耐德公司QUANTUM系列PLC控制系統(tǒng)的系統(tǒng)控制方案、系統(tǒng)組成及功能，給出了該PLC控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)、軟件配置，并對其中的控制要點進行了詳細表述，這對于今后進一步完善球團自動化控制系統(tǒng)具有積極的意義。自投產以來，實際運行穩(wěn)定，為球團生產的安全順利運行提供了有力的保障。

【關鍵詞】球團 自動化控制 PLC

興澄特鋼球團生產線于2006年3月正式投產使用，整條生產線設計能力為年產120萬t，控制系統(tǒng)設計采用施耐德公司昆騰系列PLC，該控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對生產過程的數(shù)據(jù)采集、順序控制、連續(xù)控制和監(jiān)控操作等功能。

1 工藝介紹

球團礦就是把細磨鐵精礦粉或其他含鐵粉料添加少量添加劑混合后，在加水潤濕的條件下，通過造球機滾動成球，再經過干燥焙燒，固結成為具有一定強度和冶金性能的球型含鐵原料。工藝流程如圖1所示。

2 控制系統(tǒng)組成

2.1 系統(tǒng)硬件配置

2.1.1 電控PLC控制系統(tǒng)

其中處理器采用昆騰系列140-CPU-534-14A，電源模塊采用140-CPS-114-20，遠程通訊模塊采用140-NOE-771-01，I/O模板配置如下：數(shù)字量輸入模塊為140-DDI-353-00；數(shù)字量輸出模塊為140-DDO-353-00；遠程I/O模塊采用140-CRP-932-00、140-CRA-932- 00。共有1個主站3個從站組成。

2.1.2 儀控PLC控制系統(tǒng)

其中處理器采用昆騰系列140-CPU-534-14A，電源模塊采用140-CPS-114-20，遠程通訊模塊采用140-NOE-771-01，I/O模塊配置如下：數(shù)字量輸入模塊為140-DAI-753-00；熱電阻輸入模板為140-ARI-030-10；熱電偶輸入模塊為140-ATI-030-00；遠程I/O模塊采用140-CRP-932-00、140-CRA-932- 00。擴展模塊采用140-XBE-100-00，共有1個主站4個從站組成。

2.2 系統(tǒng)軟件配置

兩套PLC系統(tǒng)均采用CONCEPT2.6編程軟件，運用梯形邏輯LD控制及功能塊FBD相結合的編程方式來實現(xiàn)對各設備的啟停和保護，利用功能塊FBD強大的模擬量處理能力來完成模擬量的采集和處理。

上位機監(jiān)控軟件采用采用美國Wonderware公司的INTOUCH組態(tài)軟件，以Windows 2000作為系統(tǒng)平臺界面。

2.3 通訊

PLC與上位機之間采用環(huán)形工業(yè)以太網進行通訊。主機控制單元接受由I/O接口收集的信號進行開關量和模擬量的處理后，將信號經I/O接口實現(xiàn)對設備的控制。PLC系統(tǒng)主站與從站之間采用同軸電纜進行通訊。

3 控制系統(tǒng)主要功能

3.1 電控部分控制

3.1.1 系統(tǒng)監(jiān)控畫面

共分為精礦輸入、磨礦及干燥、配料混合、造球篩分、干燥預熱、焙燒冷卻、成品輸出、粉塵散料、除塵等各個子系統(tǒng)及報警記錄畫面。

3.1.2 設備狀態(tài)顯示

設備正常停機時顯示為紅色，運行狀態(tài)下顯示為綠色，失電及重故障狀態(tài)為紅色加閃爍。變頻器故障、拉繩、跑偏、打滑等重故障分別有特定顯示圖標并帶中文說明，使得故障信號一目了然，同時在故障記錄中存檔，方便查詢。

3.1.3 系統(tǒng)啟停控制

正常生產時設備切換至中控操作，可以實現(xiàn)以下各項功能：

流程順啟 啟動時按逆料流方向，從某一流程最后一臺設備開始依次啟動，直到第一臺設備啟動后，才開始供料。系統(tǒng)主要設備啟動前，該設備旁電鈴響鈴15秒，以作警示。啟動過程中，如果出現(xiàn)設備啟動條件不夠，發(fā)生故障，人為干預等不允許系統(tǒng)繼續(xù)啟動的情況時，系統(tǒng)將終止啟動，并發(fā)出報警。

順停時按順料流方向，先停供料設備，然后從第一臺至最后一臺設備依次停止，每臺設備之間按預定的延時時間發(fā)停機命令，即要求前面設備的余料清除后再停止后面運行的設備。延時時間根據(jù)皮帶的長度和皮帶運行時的速度計算得出。

如果保護裝置失靈發(fā)生事故沒有動作或遇緊急情況時可以使用緊急停機功能，在電控系統(tǒng)上位機每個流程操作畫面的右上方都有一個緊急停機的按鈕，當操作人員按下該按鈕時，對應的流程內的所有設備立即全部停止。

3.1.4 故障報警及停機

發(fā)生輕度故障：如皮帶輕度跑偏，電控系統(tǒng)上位機操作畫面顯示輕故障報警，此時設備還可以繼續(xù)正常運轉，只發(fā)出報警提示操作人員；2發(fā)生重度故障：如皮帶發(fā)生打滑、嚴重跑偏故障時，故障點及其上游設備瞬時停機，并在畫面上顯示重故障報警，故障點下游設備保持原工作狀態(tài)不變。待故障解除后，可以從故障點向上游重新啟動設備。在上位機畫面上可以看到滾動條形式實時顯示當前最新故障和設備啟停狀態(tài)。

現(xiàn)場緊急情況：如在皮帶旁發(fā)生緊急情況，現(xiàn)場人員可以立即拉事故拉繩開關，此時故障點及其上游設備瞬時停機，故障點下游設備保持原工作狀態(tài)不變。待緊急情況處理完畢，拉繩開關復位后，通知主控室操作人員重新啟動，此時從故障點自動恢復生產。

現(xiàn)場手動操作：當設備切換至現(xiàn)場手動時，中控就不能控制，只能在現(xiàn)場手動操作設備，可實現(xiàn)設備的單機啟停，現(xiàn)場手動操作時沒有程序連鎖保護，一般只供試驗調試或檢修時用。

3.2 儀控部分控制

3.2.1 礦槽料位監(jiān)視及管理

根據(jù)礦槽中物料重量或物料高度的檢測信號監(jiān)視礦槽的料位及進行物料管理。

3.2.2 鐵精礦倉排料控制

在礦槽下設有圓盤給料裝置，通過控制各礦槽的排料量，使得進入球磨機的料量在控制的范圍內，操作人員在畫面上輸入精礦倉“總輸送量”，控制系統(tǒng)根據(jù)配料秤的運行臺數(shù)平均分配求出每臺配料秤排料量的設定值（排料量設定值=總輸送量/配料秤運行臺數(shù)）。該值通過I/O接口輸送到配料秤的二次表上，由二次表進行PI控制運算，輸出控制信號給變頻器完成精礦倉的排料控制。或者在畫面上手動設定排料給定值完成排料目的。

3.2.3 球磨機加水量控制

本生產線設計有三臺球磨機，為了保證球磨機內礦漿濃度保持在一定水平值，從而達到最好的磨礦效果，設置了三臺加水調節(jié)閥分別給三臺球磨機加水，控制系統(tǒng)根據(jù)球磨機磨礦量和操作人員設定的加水比例，計算出每臺球磨機的加水量作為給水調節(jié)閥的設定值，然和根據(jù)該設定值和水管上電磁流量計的測量值進行PID控制運算，其控制輸出給給水流量調節(jié)閥，調節(jié)水流量。或者直接在畫面上手動調節(jié)調節(jié)閥的開度達到控制水量的目的。

3.2.4 精礦干燥燃燒控制

為了保證原料有良好的造球性，需對水分過高的精礦進行干燥，因此在精礦干燥室設有干燥筒，對供給精礦熱風爐燃燒用的煤氣，空氣的流量進行自動控制，既保持料層最佳干燥溫度，又能實現(xiàn)煤氣的充分燃燒。

3.2.5 配料系統(tǒng)自動控制

生產球團需用的原料有鐵精礦和膨潤土，將這些原料按照所要求的配合比進行自動給料的過程稱為配料系統(tǒng)的自動控制。根據(jù)操作人員設定的配合比和綜合輸送量，計算出每個配料裝置排料量的設定值（排料量設定值=綜合輸送量*配合比），該值通過I/O接口輸送到配料秤的二次表上，由二次表進行PI控制運算，輸出控制信號給變頻器完成配料系統(tǒng)的自動控制。

3.2.6 回轉窯燃燒控制

為了保證成品球質量，應控制好焙燒溫度，因此，對供給回轉窯燃燒用的轉爐煤氣，天然氣，空氣的流量進行自動控制，即能保持最佳溫度，又能實現(xiàn)轉爐煤氣和天然氣的充分燃燒。

3.2.7 三大機聯(lián)速控制

鏈篦機，回轉窯，環(huán)冷機的速度按聯(lián)動比例控制。

4 結語

自投產以來，PLC系統(tǒng)運行穩(wěn)定，提高了生產效率，降低了故障停機時間，為球團生產的安全順利運行提供了有力的保障。