PLC系统在高炉槽下皮带混料控制中的应用

罗鑫文

（酒钢集团山西翼城钢铁有限责任公司电气检修作业区，山西临汾 043500）

1 前言

高炉槽下配料系统是高炉重要的组成部分，配料系统按生产工艺实时状况将高炉冶炼所需的料按料种，比例通过料仓，皮带装入南、北中间仓，通过上料小车将配好的料加入炉内，以满足高炉正常生产的需要，因此配料系统在整个高炉系统中尤为重要。翼钢1#、2#高炉的容积是420m3，采用料车上料，原槽下系统装料程序采用每车单仓单料种上料。针对高炉各种炉料差异对煤气分布的影响，改善高炉煤气均匀分布，在不增加设备投资的情况下，通过技术改进，实现槽下系统装料程序多料仓放料混为一车上料，块矿、球团矿、烧结矿可混合装载在一车料里，通过卷扬系统送进高炉，降低了综合焦比和冶炼成本，提高了高炉冶炼质量，改善高炉煤气分布和提高煤气利用率，从而提高冶炼效率，提高出铁量。

2 配置方案

2.1 系统配置

整个系统采用工业以太网控制，PLC控制系统采用昆腾系列的CPU及I／O模块，完成现场数据采集、逻辑运算、联锁、数据处理及输出执行指令等功能。硬件配置如图1所示。

图1 系统结构图

本项目涉及现场设备包括：料仓（1#-2#焦炭，3#-5#烧结矿，6#块矿，7#-8#球团矿），上料皮带（主、备），翻板（左、右），中间仓（南、北），料车（南、北）。

2.2 PLC 配置

系统平台搭建采用Modicon Quantum系统，Quantum系统是具有数字量处理能力的专用计算机系统，Quantum具有模板化、可扩展的体系结构，用于工业和制造过程实时控制。它包括Quantum系列 CPU、I／O 模板、I／O 接口、通讯模板、电源和底板。

槽下混配料控制系统有现场设备模拟量输入12点（料仓重量），开关量输入272点（皮带、给料机、振筛闸门），开关量输出84点（皮带、给料机、振筛、闸门）。

3 系统功能要求及解决办法

3.1 功能要求

（1）同一车料实现多个称量斗闸门同时开启关闭或按设定的条件开启关闭。

（2）保持正常的两车制、三车制、四车制、五车制、六车制程序步进。

（3）满足南北仓的配比满值重量要求、保证南北仓翻板的车次正常工作，不重料。

（4）满足装料制度：正装、倒装、分装、混装。

（5）满足上料周期对料线的要求。

（6）实现系统全自动及每一车／仓可手动功能。

3.2 PLC控制系统解决方法

（1）根据二车制或三车制先确定第一车程序步进仓号和重量，第二车程序步进仓号和重量，第三车程序步进仓号和重量，满足二车制或三车制要求共设六个步进程序。

（2）第一车到第六车程序步进18个仓号，应可任意选择仓号。

（3）在第一车程序设置3个仓号，以上一车与本车时间及料仓信号来控制开启当车第一仓到第三仓闸门开启间隔，待当车程序三个仓空仓后程序步进到第二车、第二车到第六车与第一车同理设置能填写三个仓门开启程序。

（4）南北仓满值：以步进程序三个仓号的重量之和为南北仓满值信号来保证翻板的工作要求。

（5）南北仓重料：以步进程序三个仓号设定为一车，通过南北仓及翻板信号来避免焦仓空仓（焦仓离中间仓较远，在皮带上运行行程较长，仓空后，料头还未到达中间仓）后执行下一车放料程序而导致重料故障。

（6）步进程序仓号重量之和应满足料车容积和卷扬负载的设计要求，在设置时要合理设置，精确计算，保证设备的技术安全要求。

（7）任意仓号及重量的设置根据实际可设置空值，也可设置一个、两个、三个，有几个执行几个。

（8）步进程序仓号重量可设任意仓号，也可根据实际情况随时变更，通过变料程序自动执行。

（9）步进程序的闸门开启后，跟随程序仓号闸门依次开启、放空后步进程序完成步进。

（10）全部料单有12个料批周期，以及A程序、B程序、C程序、D程序。

4 PLC软件设计

4.1 上位软件

采用基于Windows平台下的MonitorPro监控软件包，该软件包基于实时数据核心（RTDB）的软件系统，工业现场数据采集实时性好；基于Sever／Client结构的上位监控软件，集 HMI、SCADA、MES三大功能与一身。在槽下混配料控制系统中，编写组态画面2个，6个功能数据包，72个模拟量点，72个开关量点。料单如表1所示。

表1 配料料单

4.2 下位软件

图2 系统流程图

采用基于Windows平台下的Concept工程师站组态软件包，业界功能强大的编程组态平台，具有5种IEC1131-3编程语言，并有用户定义可重复使用的功能模块DFB，为了满足过程控制，Concept内置有丰富的过程控制函数。在槽下混配料控制系统中，编写8段梯形逻辑LAD，1段功能块图FBD，20个DFB功能模块，开关量输入272点，开关量输出84点，内部模拟量及开关量点568点。系统流程图如图2所示。

5 结束语

高炉混料控制系统的改造，实现了多矿种上料布料，使高炉控制系统具备吃多种矿的功能，满足多种原料的变化需求，使炼铁自动控制水平提高，生产工艺能够更好的稳定炉况，保障高炉顺行。同时，整个系统采用全自动控制，实现了对整个环节的准确控制，使用方便、易操作，避免了操作人员因长时间手动疲劳操作造成装料失误，大大降低了操作人员的劳动强度。

［1］陈秋华，王华强，张崇巍.PLC在高炉槽下配料控制中的应用［J］.电气时代，2002（3）.

［2］Modicon TSX Quantum硬件手册.