高爐礦焦槽全自動(dòng)上料控制系統(tǒng)

楊 博

(中冶賽迪電氣技術(shù)有限公司)

高爐礦焦槽全自動(dòng)上料控制系統(tǒng)

楊 博

(中冶賽迪電氣技術(shù)有限公司)

介紹高爐礦焦槽全自動(dòng)上料控制系統(tǒng)的硬件配置、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和軟件功能設(shè)計(jì)方法。該高爐已投入生產(chǎn)，運(yùn)行穩(wěn)定，能充分發(fā)揮設(shè)備性能，滿足生產(chǎn)需求。

礦焦槽上料控制系統(tǒng) 高爐 自動(dòng)上料 料單

礦焦槽上料系統(tǒng)是高爐煉鐵工藝流程中控制功能最復(fù)雜的單元。原料槽內(nèi)的礦石和焦炭經(jīng)給料機(jī)和振動(dòng)篩篩分后，按一定的配比分別排入礦石稱量斗和焦炭稱量斗進(jìn)行準(zhǔn)確稱量。待得到高爐裝料指令后，按預(yù)先設(shè)定的排料順序和排料方式，經(jīng)稱量斗閘門(mén)將原料排放到上料膠帶機(jī)并送入爐頂料罐[1]。在此，筆者以某鋼鐵廠2 560m3高爐為例，介紹一種全自動(dòng)礦焦槽上料控制系統(tǒng)，以提高設(shè)備自動(dòng)化水平，滿足高爐生產(chǎn)需求。

1 硬件配置與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

高爐礦焦槽全自動(dòng)上料控制系統(tǒng)硬件采用ControlLogix 1756系列PLC模塊，CPU采用1756-L62，主機(jī)架通過(guò)SRM模塊進(jìn)行冗余。ControlLogix采用框架式結(jié)構(gòu)，所有模塊都安裝在框架背板上，支持模塊熱插拔，內(nèi)存采用FlashMemory結(jié)構(gòu)，通過(guò)軟件就可以完成控制固件版本的升級(jí)[2,3]。

高爐礦焦槽全自動(dòng)上料控制系統(tǒng)采用兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。信息管理層中，中控室操作員站、工程師站與電氣室PLC控制站之間采用工業(yè)以太網(wǎng)(Ethernet/IP)通信方式，基于IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet/IP網(wǎng)絡(luò)采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)備組按點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，由交換機(jī)提供虛擬連接。控制層中，PLC主機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架、分布式I/O之間的通信采用羅克韋爾公司的控制總線ControlNet。ControlNet總線網(wǎng)是一個(gè)實(shí)時(shí)的控制網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)時(shí)I/O數(shù)據(jù)和消息數(shù)據(jù)的高速傳送。系統(tǒng)采用1756-CN2R模塊組成冗余ControlNet總線鏈路，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

2 軟件功能設(shè)計(jì)

2.1 料單配置

高爐礦焦槽全自動(dòng)上料控制系統(tǒng)料單由礦焦稱量料單、礦焦稱量斗排料順序和礦焦料批周期組成。為了適應(yīng)各種不同爐況的需求，程序可以預(yù)設(shè)6種不同的礦石與焦炭稱量組合，各個(gè)稱量斗的排料順序可以任意指定，礦石和焦炭料批可以任意組合料批周期。除正常的料批周期外，程序還設(shè)置了附加料批，可以根據(jù)生產(chǎn)需要臨時(shí)在正常料批周期位置后進(jìn)入附加料批單配料。高爐的裝料制度為C↓O↓和C↓OL↓OS↓，該料單完全滿足要求，并且能適應(yīng)更多復(fù)雜的爐況。

2.2 備料排料

備料排料控制以料單為指導(dǎo)，稱量斗見(jiàn)空就稱，排料順序可選，料段連續(xù)。操作人員在料單上設(shè)定稱量斗的理論設(shè)定值，系統(tǒng)程序根據(jù)該稱量斗的上次累計(jì)誤差和水分補(bǔ)償值計(jì)算出實(shí)際設(shè)定值，稱量斗按實(shí)際設(shè)定值進(jìn)行稱量。一批礦石或焦炭稱量完畢并且開(kāi)始排料后，讀取稱量料單和料單周期設(shè)定值，將稱量指針指向料批周期中的下一批礦石或焦炭后，開(kāi)始準(zhǔn)備下一批料。系統(tǒng)接收到爐頂要料信號(hào)后，在與前一批料料尾保持合適間隔的情況下，按照稱量料單選擇的排料順序開(kāi)始排料。備料排料控制流程如圖1所示。

圖1 備料排料控制流程

2.3 實(shí)時(shí)料流跟蹤

已知系統(tǒng)上料膠帶機(jī)的速度為2m/s，按照膠帶機(jī)長(zhǎng)度將皮帶上每個(gè)位置折算成相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，即可確定稱量斗在皮帶上的位置，利用稱量斗閘門(mén)打開(kāi)信號(hào)，對(duì)皮帶上的料流進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬跟蹤。通過(guò)人機(jī)交互界面上顯示的礦石料流標(biāo)記和焦炭料流標(biāo)記可方便、直觀地觀察膠帶機(jī)上的物料情況。

2.4 人機(jī)交互界面

直觀、簡(jiǎn)潔的人機(jī)交互界面可以給工作人員的日常操作和故障診斷帶來(lái)極大便利。圖2為高爐礦焦槽全自動(dòng)上料控制系統(tǒng)的監(jiān)控主界面。界面中料倉(cāng)上方的數(shù)據(jù)區(qū)顯示了當(dāng)前備料設(shè)定值、備料目標(biāo)值、排料設(shè)定值及稱量斗當(dāng)前凈重等，稱量斗隨著斗內(nèi)物料重量進(jìn)行顏色填充，上料膠帶機(jī)顯示物料跟蹤情況，界面下方是實(shí)時(shí)報(bào)警信息。

圖2 高爐礦焦槽全自動(dòng)上料控制系統(tǒng)監(jiān)控主界面

3 結(jié)束語(yǔ)

筆者介紹了某鋼鐵廠2 560m3高爐礦焦槽全自動(dòng)上料控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，包括硬件配置、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、料單配置、備料排料控制、實(shí)時(shí)料流跟蹤和人機(jī)交互界面。該高爐已投入生產(chǎn)，運(yùn)行穩(wěn)定。筆者設(shè)計(jì)的高爐礦焦槽自動(dòng)上料控制系統(tǒng)具有料單配置自由、備料排料靈活、料段連續(xù)、時(shí)序精準(zhǔn)、故障處理機(jī)制合理及容錯(cuò)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能充分發(fā)揮設(shè)備性能，滿足高爐生產(chǎn)需求。

[1] 馬竹梧.煉鐵生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2005.

[2] 趙志華,穆海軍,劉繼承,等.Controllogix PLC冗余系統(tǒng)在聚合物配置站中的應(yīng)用[J].化工自動(dòng)化及儀表,2013,40(5): 683～685.

[3] 楊博.高爐熱風(fēng)爐自動(dòng)控制系統(tǒng)[J].冶金自動(dòng)化,2009,33(z2):530～533.

Auto-feedingControlSystemforBlastFurnace

YANG Bo
(CISDIElectricTechnologyCo.,Ltd.)

The auto-feeding control system’s hardware configuration and network structure and software design for blast furnace were introduced. The blast furnace in operation has stability and capacity as the production required.The device capabilities are brougnt into full play.

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TH862

A

1000-3932(2017)04-0369-03

2016-08-23，

2017-03-03)

楊博(1983-)，高級(jí)工程師，從事工業(yè)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)工作，yangbo8301@gmail.com。