宣鋼2500M3高爐的料流閥控制系統

張婭楠

摘要 宣鋼2#2500M³高爐始建于2009年，2010年9月開爐生產，3天達產，達到國內先進水平。高爐采用全自動上料，正常情況無需人為手動干預，其自動控制程序完全由本單位自動化工程師自行開發、編寫，并在日常加以升級改進。其中料流閥的軟硬件控制系統在整個上料系統中處于重要地位，直接決定高爐的受料情況。這些年來通過對其進行不斷改進，使控制誤差在正負0.1度以內，為高爐順產提供了保證。

【關鍵詞】線性控制 數據采集 功能塊

1 料流閥簡介

宣鋼2#2500M3³高爐的上料系統采用爐頂并罐裝料，放料系統采用傾動環形布料的方式，料流角度的開度大小用于控制環形布料的圈數，而圈數的精準程度直接關系著高爐的受料情況，直接影響高爐的爐況。所以料流角度的控制精度至關重要。整個料流控制系統分為軟件程序控制系統和硬件PLC控制系統兩部分。料流閥通過4-20mA為信號反饋的編碼器采集現場開度信號，通過比例閥輸出開度信號，實現開關控制。

2 料流控制方式

宣鋼2500M3高爐的上料系統，硬件采用ABB公司的AC800F PLC系統，軟件采用與之相對應的AC800F組態軟件CBF。

料流的控制方式分為三種：集中自動控制，集中手動控制，和現場機旁控制。集中自動控制整個控制程序己達到百分之百的自動控制，在正常上料情況下無需人為手動干預。其中料流的自動控制條件如下：當探尺提尺到零位時，當前罐的下密封閥打開到開極限位的時候，發出開料流命令，料流開到預先設定好的開度，高爐開始由料罐往爐內布料，當料罐內的射源傳來料空的信號時，料流開至最大角度，確保料罐內的剩余焦炭或礦石全部放空，開到最大角度后延時3秒（可在線調節）后，料流閥關閉。

其中料流的開關極限位是通過現場接近開關采集，采集模塊DI810接受OV，24V信號。

同時，在程序中也加入了集中手動控制功能。即整個控制系統在集中手動的狀態下，操作人員可以通過操作員站畫面上的手動開關按鈕控制料流閥的開關，以供在特殊情況下使用。另外程序中還設置了強制開料流命令，即人為手動設置一個料流開度，點擊強制開料流，不管在任何情況下，料流閥都會開到強制設定的開度值。

現場應急控制，是在集中控制出現異常時，通過應急控制箱操作料流閥開關。

3 料流開度信號采集系統

宣鋼2500M3高爐料流開度的現場采集采用4-20mA編碼器。該編碼器采用四線制，兩根電源線，24V直流供電，兩根信號線，采集現場4-20mA電流信號。編碼器與料流閥的機械齒輪同軸轉動，通過內部的芯片將轉動的角度轉換成4-20mA模擬信號，傳入ABB硬件的AI810數據采集模塊，由數據采集模塊通過DP線傳入FI830數據傳輸模塊，通過電路板將信號傳入PM802控制器，再通過EI803網卡傳入工程師站的硬件組態系統，在組態系統中將4-20mA信號線性對應轉換為0-28480整數型數據，此整形數通過減一個基數，再除以一個變比，基數和變比可以根據實際情況在線更改，得到實際的料流開度，顯示在操作員界面。

如果其中一個料罐對應的料流閥編碼器壞掉，無法采集現場料流的實際開度，那么就只能用另一個料罐單罐布料，料速減慢，影響高爐正常受料。基于此情況，我們采用編碼器同步冗余，將每個料罐設置兩個料流編碼器，同時采集料流開度，將采集的4-20mA模擬信號分別輸入兩個不同的AI810模塊，在軟件程序中同步運算，得到同一料流的兩個開度值，在操作員站進行無擾切換，這樣即使其中一個編碼器出現故障，或其中一塊AI810模塊出現故障，也不影響料流角度的采集。同時當兩個料流編碼器采集到的料流開度差值大于0.5（可在線更改），就會發出語音報警，提示操作工，上料操作工可以對比兩個編碼器采集的料流值的誤差，更好的判斷料流的實際開度。

4 料流的輸出系統

料流的輸出采用誤差控制。誤差=料流的實際開度一料流的設定開度。料流的實際開度通過編碼器采集，流料的設定開度是上料操作工根據每批料的料重和每批料所要布的圈數來根據經驗設定。通過料流的誤差值來進行線性輸出。這里就要用到AC800F軟件系統中的一個很重要的功能塊，線性輸出塊。這個功能塊主要是根據輸入值的不同來設定輸出值，不同的輸入值和輸出值之間存在線性關系。圖1是其中一個料流的輸出線性關系設定參數：

料流的輸出對應0-28480的整型數，并呈線性關系，這里用到的是量程轉換功能塊，輸出的整形數-100.0-100.0浮點型數，對應0-28480整型數，0-28480的整型數對性是輸出電流值為4-20mA信號，現場比例閥接收4-20mA電流信號，實現料流閥的開關動作。輸入到現場比例閥的電流毫安值區間為[4，12）時，為關命令，輸入到現場比例閥的電流毫安值區間為（12，201時，為開命令，輸出12mA時，比例閥無動作。

5 總結

料流閥的精準度控制，是整個高爐放料控制中的難點和重點，料流控制系統，實現了現場閥位開度信號采集，和根據布料圈數在線設定料流開度以及開度的精準輸出，在保證料流閥開閥的速度的前提下，實現了角度的精準。在自動化控制領域達到先進水平，己成功在宣鋼多座高爐上使用此方法，值得大家學習借鑒，同時為高爐的順產提供必要的保證。

參考文獻

[1]李曉宇.首鋼高爐上料自動化控制系統的應用分析和研究[J]，礦冶，2015 （01）.