高爐礦焦槽及上料控制系統(tǒng)

張新力

(中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司)

高爐礦焦槽及上料控制系統(tǒng)

張新力

(中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司)

以某鋼鐵廠1 800m3高爐為例，介紹高爐礦焦槽及上料控制系統(tǒng)的硬件配置、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和主要控制功能。

控制系統(tǒng) 礦焦槽 煉焦高爐

礦焦槽及上料系統(tǒng)是高爐煉鐵工藝的重要組成部分，也是控制功能最復(fù)雜的單元，主要作用是儲(chǔ)存和配備高爐需要的各種原燃料。某鋼廠礦焦槽采用雙列排料槽合并布置，共有礦焦槽16個(gè)，其中燒結(jié)礦槽5個(gè)、焦槽5個(gè)、球團(tuán)礦槽3個(gè)、塊礦槽兩個(gè)、雜礦槽一個(gè)，并在碎焦篩分站設(shè)有一個(gè)小塊焦槽。原料從貯料槽中通過給料機(jī)和振動(dòng)篩篩分后，按一定的配比進(jìn)入稱量斗進(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)稱量斗閘門將原料排放到上料膠帶機(jī)并送入爐頂料罐[1]。

1 硬件配置與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

高爐礦焦槽及上料控制系統(tǒng)硬件采用施耐德Modicon TSX Quantum 140 系列產(chǎn)品，控制器采用Quantum雙機(jī)熱備系統(tǒng)，CPU選用140 CPU 67160，兩個(gè)CPU之間通過100Mb以太網(wǎng)光纖鏈路連接，運(yùn)行時(shí)一主一備[2]。采取統(tǒng)一的背板總線技術(shù)，背板總線支持所有模塊，支持模塊熱插拔，任何模塊可插在任意插槽，背板總線實(shí)時(shí)通信速率達(dá)到80Mb/s。

如圖1所示，高爐礦焦槽及上料控制系統(tǒng)采用兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。信息層中，中控室操作員站、工程師站與電氣室PLC控制站之間的網(wǎng)絡(luò)連接采用Modbus TCP/IP 協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)100Mb/s，采用信息行業(yè)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP[3]。控制層中，PLC主機(jī)架與遠(yuǎn)程I/O之間的通信采用S908通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)I/O數(shù)據(jù)和消息數(shù)據(jù)的高速傳送。本系統(tǒng)主機(jī)架與遠(yuǎn)程I/O站采用RIO通信適配器(CRP、CRA)模板進(jìn)行連接，形成冗余ModbusPlus網(wǎng)絡(luò)，支持Quantum雙機(jī)熱備，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

圖1 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

2 主要控制功能

2.1料制設(shè)置

料制設(shè)置包括料單設(shè)定和周期設(shè)定。料單和周期由操作員在界面設(shè)定，如圖2、3所示。為了適應(yīng)各種不同爐況的需求，礦石設(shè)置6種料單，代號(hào)為11～16，焦炭設(shè)置4種料單，代號(hào)為1～4，操作人員在每個(gè)礦石/焦炭稱量斗位置填入相應(yīng)的稱量設(shè)定值(理論設(shè)定值)，對(duì)于不使用的稱量斗，其設(shè)定值設(shè)為0。各個(gè)稱量斗的排料順序可以任意指定，礦石和焦炭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)在正常料批周期的任意位置后進(jìn)入附加料批單配料。高爐的裝料制度為C↓O↓，該料單完全滿足要求，并且能適應(yīng)更多復(fù)雜的爐況。

圖2 料單設(shè)定界面

圖3 周期設(shè)定界面

2.2料單執(zhí)行

料單執(zhí)行包括備料控制和排料控制，備料、排料控制流程如圖4所示。備料控制是指程序自動(dòng)讀入料單稱量設(shè)定值，并進(jìn)行誤差補(bǔ)償算出稱量目標(biāo)值；按“見空就稱”的原則自動(dòng)稱量礦石/焦炭到目標(biāo)值；排料控制是指程序自動(dòng)讀入排料設(shè)定值，收到爐頂要料信號(hào)后，稱量斗按設(shè)定的排料順序和剩余重量依次自動(dòng)排料，并保證料段連續(xù)。

圖 4 備料、排料控制流程

2.3料流跟蹤

料流跟蹤主要是對(duì)物料位置和運(yùn)行情況進(jìn)行控制管理。料流的跟蹤包括X101膠帶機(jī)和Z1上料主皮帶機(jī)上的礦石、焦炭的跟蹤，根據(jù)上料膠帶機(jī)的帶速和長(zhǎng)度，將上料膠帶機(jī)的每個(gè)位置折算成相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，則每個(gè)稱量斗在膠帶機(jī)上的相對(duì)位置即可確定，利用稱量斗閘門的開到位信號(hào)對(duì)膠帶機(jī)上的料流進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬跟蹤，料流的平移通過內(nèi)部時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)。料流的跟蹤要求準(zhǔn)確，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況一致，否則會(huì)給操作人員錯(cuò)誤的信息，不便于生產(chǎn)操作。

礦焦槽及上料控制系統(tǒng)監(jiān)控畫面如圖5所示。

圖5 礦焦槽及上料系統(tǒng)監(jiān)控畫面

3 結(jié)束語

結(jié)合某鋼鐵廠1 800m3高爐槽上料系統(tǒng)，介紹了控制系統(tǒng)的硬件配置、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與主要控制功能，包括料制設(shè)置、料單執(zhí)行和料流跟蹤。該高爐已投入生產(chǎn)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，具有完備的故障處理機(jī)制和完善的人工干預(yù)手段，料單靈活便捷，料流跟蹤準(zhǔn)確，滿足生產(chǎn)需求，并能適應(yīng)更多復(fù)雜的爐況，具有一定借鑒意義。

[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] 李娟.基于Unity Quantum過程控制平臺(tái)的高爐自動(dòng)化設(shè)計(jì)[J]．計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2010，18 (1)：83～84,103．

[3] 申世武，楊春，周蕓. Modicon Quantum控制系統(tǒng)在燒結(jié)原料場(chǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].金屬世界，2009，(6):56～59.

ControlSystemforCokeStockhouseandFeedingSystemofBlastFurnace

ZHANG Xin-li

(CISDIEngineeringCo.,Ltd.)

Taking a 1 800m3blast furnace of a steel plant as an example, the hardware configuration, network structure and main control functions of the coke stockhouse and feeding control system were introduced. The blast furnace in service runs stably and reliably with flexible and convenient material menu. It can meet the production demand completely.

control system,blast furnace,coking furnace

張新力(1984-)，工程師，從事工業(yè)電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)工作，xinli_0306@163.com。

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2017-07-19，

2017-09-19)

2017第11屆上海國際工業(yè)智能裝備及自動(dòng)化展覽會(huì)

展會(huì)時(shí)間2017年11月20～22日展會(huì)地點(diǎn)上海新國際博覽中心

2017第11屆上海國際工業(yè)智能裝備及自動(dòng)化展覽會(huì)將于2017年11月20～22日在上海新國際博覽中心舉辦。本屆工業(yè)智能裝備及自動(dòng)化展由亞洲智能制造業(yè)協(xié)會(huì)、中國機(jī)械企業(yè)管理協(xié)會(huì)、上海申仕展覽服務(wù)有限公司、上海旻帆展覽有限公司承辦。展會(huì)總面積4萬平方米，預(yù)計(jì)650多家國內(nèi)外工業(yè)智能裝備自動(dòng)化及機(jī)器人行業(yè)知名企業(yè)將參加本次盛會(huì)。

2017上海國際工業(yè)智能裝備及自動(dòng)化展覽會(huì)將有五大主題展區(qū)配合多種精彩紛呈的現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)，同時(shí)舉辦滿足各類專業(yè)人士需要的高端峰會(huì)和論壇，“全方位、立體式”地打造出中國工業(yè)智能自動(dòng)化機(jī)器人的旗艦展。詳情請(qǐng)登陸展會(huì)網(wǎng)站www.iasexpo.com。

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