宣钢2500M3高炉的料流阀控制系统

张娅楠

摘要 宣钢2#2500M³高炉始建于2009年，2010年9月开炉生产，3天达产，达到国内先进水平。高炉采用全自动上料，正常情况无需人为手动干预，其自动控制程序完全由本单位自动化工程师自行开发、编写，并在日常加以升级改进。其中料流阀的软硬件控制系统在整个上料系统中处于重要地位，直接决定高炉的受料情况。这些年来通过对其进行不断改进，使控制误差在正负0.1度以内，为高炉顺产提供了保证。

【关键词】线性控制 数据采集 功能块

1 料流阀简介

宣钢2#2500M3³高炉的上料系统采用炉顶并罐装料，放料系统采用倾动环形布料的方式，料流角度的开度大小用于控制环形布料的圈数，而圈数的精准程度直接关系着高炉的受料情况，直接影响高炉的炉况。所以料流角度的控制精度至关重要。整个料流控制系统分为软件程序控制系统和硬件PLC控制系统两部分。料流阀通过4-20mA为信号反馈的编码器采集现场开度信号，通过比例阀输出开度信号，实现开关控制。

2 料流控制方式

宣钢2500M3高炉的上料系统，硬件采用ABB公司的AC800F PLC系统，软件采用与之相对应的AC800F组态软件CBF。

料流的控制方式分为三种：集中自动控制，集中手动控制，和现场机旁控制。集中自动控制整个控制程序己达到百分之百的自动控制，在正常上料情况下无需人为手动干预。其中料流的自动控制条件如下：当探尺提尺到零位时，当前罐的下密封阀打开到开极限位的时候，发出开料流命令，料流开到预先设定好的开度，高炉开始由料罐往炉内布料，当料罐内的射源传来料空的信号时，料流开至最大角度，确保料罐内的剩余焦炭或矿石全部放空，开到最大角度后延时3秒（可在线调节）后，料流阀关闭。

其中料流的开关极限位是通过现场接近开关采集，采集模块DI810接受OV，24V信号。

同时，在程序中也加入了集中手动控制功能。即整个控制系统在集中手动的状态下，操作人员可以通过操作员站画面上的手动开关按钮控制料流阀的开关，以供在特殊情况下使用。另外程序中还设置了强制开料流命令，即人为手动设置一个料流开度，点击强制开料流，不管在任何情况下，料流阀都会开到强制设定的开度值。

现场应急控制，是在集中控制出现异常时，通过应急控制箱操作料流阀开关。

3 料流开度信号采集系统

宣钢2500M3高炉料流开度的现场采集采用4-20mA编码器。该编码器采用四线制，两根电源线，24V直流供电，两根信号线，采集现场4-20mA电流信号。编码器与料流阀的机械齿轮同轴转动，通过内部的芯片将转动的角度转换成4-20mA模拟信号，传入ABB硬件的AI810数据采集模块，由数据采集模块通过DP线传入FI830数据传输模块，通过电路板将信号传入PM802控制器，再通过EI803网卡传入工程师站的硬件组态系统，在组态系统中将4-20mA信号线性对应转换为0-28480整数型数据，此整形数通过减一个基数，再除以一个变比，基数和变比可以根据实际情况在线更改，得到实际的料流开度，显示在操作员界面。

如果其中一个料罐对应的料流阀编码器坏掉，无法采集现场料流的实际开度，那么就只能用另一个料罐单罐布料，料速减慢，影响高炉正常受料。基于此情况，我们采用编码器同步冗余，将每个料罐设置两个料流编码器，同时采集料流开度，将采集的4-20mA模拟信号分别输入两个不同的AI810模块，在软件程序中同步运算，得到同一料流的两个开度值，在操作员站进行无扰切换，这样即使其中一个编码器出现故障，或其中一块AI810模块出现故障，也不影响料流角度的采集。同时当两个料流编码器采集到的料流开度差值大于0.5（可在线更改），就会发出语音报警，提示操作工，上料操作工可以对比两个编码器采集的料流值的误差，更好的判断料流的实际开度。

4 料流的输出系统

料流的输出采用误差控制。误差=料流的实际开度一料流的设定开度。料流的实际开度通过编码器采集，流料的设定开度是上料操作工根据每批料的料重和每批料所要布的圈数来根据经验设定。通过料流的误差值来进行线性输出。这里就要用到AC800F软件系统中的一个很重要的功能块，线性输出块。这个功能块主要是根据输入值的不同来设定输出值，不同的输入值和输出值之间存在线性关系。图1是其中一个料流的输出线性关系设定参数：

料流的输出对应0-28480的整型数，并呈线性关系，这里用到的是量程转换功能块，输出的整形数-100.0-100.0浮点型数，对应0-28480整型数，0-28480的整型数对性是输出电流值为4-20mA信号，现场比例阀接收4-20mA电流信号，实现料流阀的开关动作。输入到现场比例阀的电流毫安值区间为[4，12）时，为关命令，输入到现场比例阀的电流毫安值区间为（12，201时，为开命令，输出12mA时，比例阀无动作。

5 总结

料流阀的精准度控制，是整个高炉放料控制中的难点和重点，料流控制系统，实现了现场阀位开度信号采集，和根据布料圈数在线设定料流开度以及开度的精准输出，在保证料流阀开阀的速度的前提下，实现了角度的精准。在自动化控制领域达到先进水平，己成功在宣钢多座高炉上使用此方法，值得大家學习借鉴，同时为高炉的顺产提供必要的保证。

参考文献

[1]李晓宇.首钢高炉上料自动化控制系统的应用分析和研究[J]，矿冶，2015 （01）.