浅谈高炉自动控制方式的优化方法

范维鹏

摘要：高炉生产的控制系统较为复杂，要实现其自动控制就需要将多个独立的系统相互结合起来，这样才能完成真正的自动化控制。因此需要进行必要的优化，而优化的过程中可以利用PLC与工控机的良好结合实现对不同系统的连接与自动控制。

关键词：高炉生产；自控化；系统协调

中图分类号：TF321.3文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）22-0103-01

1高炉自动控制的基本原则

①保证生产稳定。高炉的自动控制主要是为了保证生产效率的提高，因此应满足高炉功能的基本需求，从冶金行业的生产工艺出发，保证安全性、可靠性、稳定性的原则。

②标准化原则。在系统设计和控制方式实现的过程中应保证系统具备标准化和开放性，即在设计和构件的时候应采用具有统一认证的产品，保证系统的兼容性，以方便技术人员对其进行二次开发。

③系统的先进性原则。高炉自动控制系统必须具备相应的统一性和设备选择的先进性，同时也具备相应的超前性。从系统自动控制系统本身看就是将自动化生产控制作为系统构建的目标，系统的作用就是最大限度的利用资源提高效率，因此在设备选择和系统设计上应保证先进性，即在经济条件允许的情况下选择技术先进的设备和技术。

④系统的节能与经济性原则。在选择先进的设备和技术的时候应保证系统的构建符合经济条件并保证其最优的性价比。

⑤系统易操作维护的原则。自动控制系统设计的目标就是为了节约人力和物力等资源，因此系统的构建也应符合操作简单、容易维护的特点，即在运行和维护中尽可能的减少人员投入和工作量。

2高炉自动控制系统的构成

按照自控系统的设计原则，对高炉自控系统的设计主要是利用先进的技术和经验，采用过程计算机监控系统，监控高炉的生产过程并对高炉的生产进行控制，包括数据采集、数据处理、图形显示和记录等。形成集中操控分散控制的系统模式，充分发挥计算机网络功能和数据通信、处理优势，具体的系统构成如下：

首先利用PLC芯片，以此满足对高炉控制数据处理的要求。这是因为从实际看高炉生产中顺序控制突出，过程信号和控制情况数据较多，利用性价比高的PLC完成控制可以简化系统。如：利用德国西门子生产的PLC作为控制单元，利用与之相配合的远程控制站、软件、监控软件等构成整个自动控制系统的核心。此种方案可以充分将计算机、仪器、电气控制结合起来。高炉生产工艺包括本体、热风炉、上料三个主要系统，其控制相对独立，但又相互关联。根据流程和工艺的要求自动控制系统的构成可以分为三个层次。

①现场层次。主要控制的是设备气动机构，测量仪表、伺服机构等。这些设备是对现场设备进行控制的主要设备，也负责过程信号采集和初步转换。同时当现场设备出现事故的时候也可以做出紧急操作，停车制动。

②基础层次。此结构中数据进行深层加工，以此满足控制的要求。在这里一部分控制完全实现自动化，一部分控制属于半自动。同时负责将采集的信号变化过程和监视系统状况呈现出来。

③控制层次。此部分功能实现由工业计算机完成。工控机系统接收上两个层次传递的信息并进行计算分析，完成处理与储存，其可以显示工艺过程的各种参数、现场设备运行情况等，此层次是完成控制的核心系统。

3高炉自控系统的优化

高炉自动化的生产是技术和经济性需求的必然，如高炉入料的过程中高炉槽下完成配料工作，而最终完成高炉原料进入高炉的设备则是由高炉卷扬设备完成，二者之间的控制相对独立，其实在自动化控制的过程中其联系也较小。但是在高炉生产过程中冶炼的连续性越来越强，此种控制操作方式就不能适应高炉给料的工作，因此应对其进行自动化改造和优化，这样才能保证高炉上料的速度；并将槽下配料和高炉入料之间有机的结合起来。因此需要对自动系统进行有效的优化，完成二者的相互结合。这样就是高炉自控系统优化的客观需求，从这里可以看出，高炉自控系统的发展不仅仅是全面自动化，更应是一种自控系统的全面整合与优化。仍以给料系统为例，其优化主要从以下几个方面进行。

①基础层次结构。在整个高炉基础自动化控制系统中，通常利用PLC完成对槽下、炉顶的液压系统进行控制；槽下称重和皮带控制；料车和卷扬系统控制、炉顶均压、放散控制；进料批次的分析运输；以此完成自动配置、上料、布料的全过程自动化结合。系统中心控制界面利用人机交互界面完成，将监视、操作都集中CRT画面上。执行阶段，技术人员通过上位机的画面可以完成对设备运行状况的控制，各个控制层次之间利用网络进行连接，实现数据实时传输。

②料车与卷扬系统控制。在自动控制系统实现优化的时候需要对料车和卷扬系统进行全面的分析计算，即对料车的速度和卷扬的速度进行合理的控制，这样才能实现上料流程与其他生产工艺的自动化衔接。从速度控制的角度看，可以将系统分为三个运行模式，即高速、中速、低速，而料车卷扬机则可以手动、自动两种方式完成控制。

③炉顶控制系统。在炉顶完成布料的系统包括：固定料斗、放料闸、密封闸、料罐、调节机构、溜槽等；炉顶均压和均压放散系统。在实现自控时，探尺如果探测到指定料线后就会发出补充原料的信号，探尺上升达到限定位置后也会发出信号关闭进料机构，从而开启下料闸开始布料。

④整个系统的调整。在实现自控系统优化的时候，除了配置有效合理的控制系统外，还应当对整个系统进行必要的调试以保证协调。即通过主控平台对系统进行工作模式和方式的选择。此系统可以分为手动和自动方式。而在软件编程方面采用的是在Windows环境可实现控制的语言，进而实现操控的方便和简单。同时利用可以重复使用的函数块，使其具备在线帮助功能，界面友好涵盖信息量大，方便了操作人员和开发人员进行调试与控制。

4结语

高炉的自控系统所需要完成的任务就是提高整个工艺流程的自动化程度和效率，即利用实现设定的参数和程序完成对整个高炉生产的自动化控制，以此实现精确控制与生产。系统中多数采用PLC为核心控制模块，而在实现自控时应注意对不同系统之间的相互结合，即利用合理的系统连接和数据处理完成独立系统之间的相互联系，以此优化整个自控系统，使其进一步融合成为一个整体。

参考文献：

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