烧结配料仓分仓下料系统在莱钢炼铁厂的应用

赵相轩

（山信软件股份有限公司莱钢电子公司，山东 济南271104）

莱钢股份炼铁厂480 m2烧结机摒弃原来人工干预多、自动化程度不高的特点，通过熟悉工艺流程，潜心专研，掌握了提升工作效率的控制思路，使生产工艺达到最佳效能，特别在配料方面实现仓上自动打料，仓下实现料流配比算法精确下料。

1 计算机配置及控制功能

1.1 软硬件配置

下料系统自动化控制系统为基础级自动化，包括PLC控制装置、HMI监控系统等。系统由操作员站和现场控制站组成。现场控制站采用施耐德Modicon M580 系列PLC，分布式网络结构，TCP/IP通讯协议，CPU采用BME P58 4040。通过PLC系统完成各工艺线设备的启、停和联锁控制，以及工艺参数的检测和显示。控制软件采用Unity13.0版本，画面软件采用施耐德Citect SCADA 2018版本。

1.2 系统网络配置

系统网络采用光纤工业以太环网，实现高速、可靠数据传输通讯，系统配置如图1所示。

图1 系统配置

1.3 控制功能

在480 m2烧结中，分仓下料分为仓上分仓下料，仓下分仓下料。仓上混匀料仓有5个，溶剂仓3个。其中8#混匀料仓与前4 个混匀料仓不在一起。由于岗位无人值守，移动矿车要根据仓位请求进行自动打仓。

本项目中，引入格雷母线进行矿车定位，随着矿车的移动，格雷母线实时测量矿车位置。当矿车移动位置与仓的实际位置相等时就停车打仓，而矿车定位打仓需要一套算法，找到此算法便能精确对仓定位。

仓下有20个仓，包括混匀料、白云石、石灰石、生石灰、除尘灰、焦粉、返矿等料仓。仓下下料时，由干基配比算出湿基配比，进而算出下料量，再根据料批大小，把配比根据约定分配到所选料仓，料批更换后，自动把配比分配到各个料仓。

2 仓上控制

2.1 仓上工艺流程

仓上设备包括TR-3A（B）移动矿车、TR-3A（B）胶带机和TR-3A（B）移动矿车电液推杆，混匀料仓为1#、2#、3#、4#、8#仓。

手动打1#～4#仓时，把矿车移动到1#～4#仓中的一个仓，矿车的电液推杆1、2 关闭。手动打8#仓时，矿车的电液推杆1、2打开，混匀料打到8#仓。

自动打1#～4#仓时，根据格雷母线测定矿车位置，移动矿车自动移到1#～4#仓中的一个仓，矿车的电液推杆1、2关闭，选择8#仓时矿车不必到8#仓，矿车的电液推杆1、2打开，混匀料就打到8#仓。

铁熔上料线：该部分控制包含了TR-3A（B）移动矿车选仓模式以及根据1#～8#配料仓料重实现自动打仓模式。主要设备有TR-3A 皮带机以及其行走移动矿车和电液推杆，移动矿车定位系统等。TR-3A皮带小车选仓模式自动控制，分为混匀矿和熔剂两种，根据上料情况进行选择混匀料或溶剂。

2.2 仓上矿车控制功能

移动矿车定位包括车上电子磁尺、地面测控装置，由485通讯接口到PLC，从而实时把测得数据在程序中取出参与矿车启动和停止，矿车行程见图2。

当移动矿车带动TR3A（B）皮带移动时，格雷母线实时测量小车位置，由于移动矿车的移动速度是固定的，每个仓间的距离也是固定的，所以移动矿车在仓间的移动时间也是固定的。同样，在2个或多个仓间的移动时间也是可算的，根据条件具备导通原则，实现移动矿车换向，延时时间与格雷母线测量对应时就可以停止打仓，在1#～4#打仓时，电液推杆关闭，在打8#仓时电液推杆打开。

3 仓下控制

3.1 仓下工艺流程

料仓下，实现选仓，对应的给料机和电子皮带秤一键启动，给定值进行PID调节与反馈值形成闭环控制，从而精确控制下料量最接近真实值，完成配料过程。

联锁启动配料线之前，需要给出皮带秤的下料设定值，这个设定值可以通过3 种方式给出，即模型设定、频率设定和流量设定。模型设定包括专家给定和二级给定，通过计算出每个仓的下料量设定，进而通过PID控制自动计算出皮带秤下料设定值，皮带秤就按照该设定值运行；流量设定通过人工计算，将下料量设定值从画面中输入，通过PID控制自动计算出皮带秤下料设定值。

选择联锁起动时，首先进行选仓操作，选仓的设备依次启动，每个配料仓之间启动间隔时间为5 s，为了各配料仓下料点料头料尾对齐，后续所选配料仓根据设定时间依次起动。

配料线联锁操作中还具备齐启功能，根据工艺要求先选仓，点击“齐启”按钮后同时开启，当配料线带料联锁齐停需要再次开机，或配料线运行中需要换仓时，可以进行该操作。单独停某个或某几个配料仓，只需点击选仓按钮进行取消选仓即可。

3.2 仓下控制功能

仓下下料最为关键的是算出所选仓的下料量，为防止输入有误，混匀料和溶剂之和设定为100，即为干基配比，输入不等于100，则不允许参与下一步计算。所谓干基配比就是原料、石灰石、白云石、生石灰4种，每种料在100基数内所占比例根据生产需要输入。一级干基配比：老区原料、新区原料、石灰石、白云石、生石灰所占配比。每种料根据实际含水值输入，可以算出湿基配比，即湿基比例。所以第一步就要输入干基配比和各料种含水值，料批设定为总下料量设定输入，编码为二级与一级约定的料种输入，即为老区原料还是新区原料，原料包括老区原料和新区原料，水分根据料种实际含水值输入。干基配比给出以后，湿基配比也就自动算出，下一步就要算出每个所选仓的下料量设定值，

在设定好干基后，输入各料种含水量，输入选仓及选仓系数，下料量目标值自动算出，送给变频器进行下料，皮带秤测得实际下料量反馈给PID调节，下料量与设定值比较从而进行闭环调节，实时改变变频频率，使下料量最接近于设定值。在修改料批时，只修改总下料量，新的下料量目标值自动分配给所选仓的设定下料量。

4 结 语

分仓下料作为配料工艺中关键的一个环节，仓上打料关系到组织生产的连续性，实现矿车自动打仓，不但节省了劳动成本，也避免了空仓或溢仓的风险。仓下下料关系到烧结质量的可靠性，特别是配比算法保证了配比分配的高效性，也避免了人工计算错误而带来的费样。