高炉“一键式”冲渣自动控制系统的设计与实现

李彦芹

（山信软件股份有限公司莱芜自动化分公司，山东莱芜，271104）

高炉“一键式”冲渣自动控制系统的设计与实现

李彦芹

（山信软件股份有限公司莱芜自动化分公司，山东莱芜，271104）

本文主要介绍了高炉冲渣自动控制系统一键式启动软件设计思路、系统硬件配置及主要实现的功能，同时对系统中的主要操作过程进行了解析。

自动控制系统；PLC；冲渣

1 工艺简介

高炉渣处理系统包括：1#转鼓系统和2#转鼓系统；1套水渣运输系统：渣1皮带机、渣2皮带机、渣3皮带机、渣4皮带机、渣5皮带机和渣6皮带机等。

高炉设有四个铁口，每两个铁口对应一套渣处理系统。高炉出渣后，渣水混合物进入1#转鼓系统（或者2#转鼓系统），水渣通过渣1皮带机（或者渣2皮带机）落到渣3皮带机或者渣4皮带机上，渣3皮带机或者渣4皮带机上面的水渣再落到渣5皮带机或者渣6皮带机上，进入水渣微粉区域。

2 系统硬件配置

控制系统采用施耐Quantum140系列PLC,通过接口模块CRP下挂远程I/O, 编程软件使用Uniry Pro XL V11.1,该系统功能完善、控制精确，支持多种国际现场总线标准，系统工程师站、操作员站以Win7系统为运行平台，从而确保系统的通用性、开放性和易用性，人机界面采用Citect SCADA 2016上位机监控，控制器通过以太网模块与操作站实现数据通讯。

3 主要功能实现

3.1 控制模式

3.1.1 自动控制

如果所有设备均在“集中”控制方式（设备就地控制箱上“集中 / 就地”主选择开关在“集中”位置），并且HMI操作界面上的“自动 / 手动”主选择开关在“自动”位置，系统处于“远程自动”控制方式下。此控制模式可实现整个装置的全自动控制，在自动控制模式下采用PLC（可编程序控制器）实现。

3.1.2 远程手动控制

如果所有设备均在“集中”控制方式下（设备就地控制箱上“集中 / 就地”主选择开关在“集中”位置），并且在HMI屏幕上选定系统“手动”方式（HMI操作界面上“自动 / 手动”主选择开关在“手动”位置），INBA系统处于“远程手动”控制方式下。在远程手动控制方式下，可以在HMI操作界面上单独启/停设备，但是各设备间连锁关系依然有效。

在INBA系统远程自动方式运行过程中，HMI上控制模式的改变（由自动变为手动）不影响整个INBA系统的运行。

无论INBA系统在远程自动或远程手动方式下，转鼓的速度控制均可单独设为自动或手动方式。

3.1.3 就地控制

如果任意一个设备处于“就地”模式下，（设备就地控制箱上“集中 / 就地”主选择开关在“就地”位置），则相应的设备处于手动控制方式，同时系统不能在自动方式下启动。就地控制模式只用于设备维护操作，不能用于完全的系统运行。

3.2 一键式冲渣实现条件

要实现一键式冲渣，在高炉出渣前要将系统的所有设备均要打到远程模式，操作界面上的“自动 / 手动”主选择开关在“自动”位置，所有阀门要在全关位置，且有关到位信号显示。3#、4#皮带互为备用，5#、6#皮带互为备用，1#、2#脱水转鼓电机一用一备，3台冲渣粒化泵2用1备、3台冲渣热水上塔泵2用1备、2台回收泵1用1备、2台转鼓冲洗泵1用1备，要分别对以上设备进行启动选择，同时要选择好粒化箱，选择完成后，准备启动条件满足，画面上准备启动指示灯点亮变绿，点击画面启动按钮，系统将按顺序对设备逐一启动，待画面上的允许粒化指示灯变绿后，代表系统启动完成，此时，高炉可以出渣进行粒化。

3.3 控制顺序

点击启动按钮后，系统将会先启动5#或6#皮带，待5#或6#皮带运行后，自动启动3#或4#皮带，然后自动启动1#皮带，所有皮带运行正常后，延时10秒，自动启动脱水转鼓，脱水转鼓启动完成后，启动转鼓冲洗泵、回收泵及冲渣粒化泵，然后启动冲渣热水上塔泵，当水温高于50度时，自动启动冷却塔风机，此时系统启动完成，可以进行粒化，只需一个按键实现了以上所有设备全自动启动，提高了操作人员的工作效率，让操作更加简单快捷。

4 技术创新

4.1 转鼓自动调速与渣量计算

通常情况下，转鼓启动条件满足，转鼓可以以最小转速0.2 rpm启动，待正常运转后，转鼓可以选择手动调速，也可选择自动调速，为了满足工艺的需求，使转鼓在自动调速的情况能以合理的速度运转，在PLC程序中根据变频器的输出转矩测量出的转鼓负荷和转鼓内水位进行运算处理，建立曲线模型，PLC根据曲线模型计算出最佳的转鼓速度，实现转鼓自动调速。

4.2 水泵的自动切换

水泵是整个冲渣系统中的核心设备，在系统正常运行情况下，一旦水泵出现故障，直接影响着冲渣的整个过程，严重时，整个冲渣系统将自动停止甚至会损坏重要设备，所以，在整个冲渣过程中保证水泵能够正常运行是重中之重。

系统中，所有水泵都是两用一备或一用一备，在冲渣过程中，一旦有一个水泵出现故障，程序中会自动停止主泵输出，同时关闭相应出口阀门，自动启动备用泵，备用泵成为主泵运行，故障泵自动转为备用泵。为保障现场维修人员安全，如果备用泵有故障，即使主泵因故障停止，备用泵也不会自动启动，只有在备用泵没有故障的情况下，备用泵才会起作用。

4.3 三通分料器强制到位功能

每条皮带对应一个三通分料器，三通分料器在正确位置且有到位信号是皮带自动启动的条件之一，如果三通分料器到位信号检测元件出现故障，即使三通分料器已经到位，PLC也无法接收到到位信号，此时，程序中将不会自动启动皮带，为了避免这种情况发生，在程序中对每个三通分料器到位信号做了强制点，如果现场确实已经到位，而程序中又无法接收到信号，操作人员可以在上位机画面上点击对应的三通粉料器强制到位按钮，从而达到不影响程序运行的目的，待到位信号故障处理完成后，可以取消强制。

4.4 PLC硬件报警提示功能

系统运行过程中，如果PLC出现了故障，但又不会影响生产的情况下，操作人员是无法发现的，如果故障得不到及时处理，可能会引发更大的故障，严重时会造成停机，冲渣过程停止，为了能够及时的了解PLC系统的运行情况，将PLC运行状态做到上位机监控画面上，并增加了报警提示功能，这样就为PLC的正常运行提供了一定的保障，有故障发生时也会得到及时的处理，从而到位稳定设备顺行的目的。

5 停机控制

5.1 正常停机

系统粒化结束后，按下停机按钮，系统5分钟后自动启动停机程序，此时允许粒化指示灯闪烁，画面弹出系统正在停机，待所有设备停止运行后，系统停机完成，如果5分钟内再次按下启动按钮，系统将继续保持运行状态。

5.2 紧急停机

系统的总紧急停机按钮设置在出铁场控制盘及HMI屏幕上。

无论是铁场控制盘还是HMI屏幕上，在如果按下任意一个紧急停机按钮，系统的所有驱动设备立即停止，并触发主报警。如果系统已经达到允许粒化状态时，必须立刻将熔渣导进干渣坑，并启动事故水程序。

设备再次启动之前，紧急停机复位按钮（报警复位按钮）必须动作。

6 应用效果

该控制系统完成后，运行稳定，安全性和可靠性高，机组的产品质量和产量稳定，提高了操作人员的工作效率，降低了劳动强度，保证了热线生产的顺利进行，创造了较为可观的经济效益。

[1]齐蓉.可编程控制器[M].西北工业大学出版社，2000.

[2]刘玠.炼铁生产自动化技术[M].冶金工业出版社,2005.

The design and realization of automatic control system for high furnace “one-key “Cinder flushing

Li Yanqin
(Shanxin sofeware Company Laiwu automation division Ltd, Laiwu Shandong, 271104)

This article mainly introduced the automatic control system for blast furnace cinder flushing one-key start software design thought, system hardware configuration and the main function of the system at the same time, the main operating process for parsing

Automatic control system；PLC；Cinder flushing