煉鐵原料供應系統中的自動控制

摘 要:本文介紹了西門子PLC原料供應監控系統，說明了該系統的操作原理和保障生產正常為高爐供應原料的PLC程序控制方法，現場總線在自動化原料供應系統中的應用。結果表明:可以使現場總線的自動化原料供應系統發揮分散控制、集中管理、操作方便、可靠性強、數據完整、監控及時等優勢，工人的強度被減輕、操作時間被縮短、減輕了操作工人的勞動強度、自動控制原料供應系統的整體水平被提高。現場總線路的自動化系統的應用真正使簡便、安全的操作成為現實，同時也較少了對于勞動力的需要。

關鍵詞:PLC 現場總線 原料供應

中圖分類號:TP273文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2012)06(c)-0035-01

唐山不銹鋼二期原料供應系統負責給3號高爐和4號高爐供應生產所需原料。主要設施包括電振給料機、皮帶秤、圓盤、傳送皮帶、分料器、電鈴、倉儲設備以及除塵系統。

控制系統使用的是西門子WINCC/S7-400控制器。工業以太網連接2臺監控計算機和S7-400控制器，S7-400本地擴展1個機架，使用PROFIBUS總線拓撲結構連接遠程站，通訊協議采用PROFIBUS-DP。系統中現場遠程站采用S7IM153帶S7300系列I/O模板，按設備控制需要帶兩個擴展機架。系統中包含數字量輸入320點，數字量輸出156點，模擬量輸入172點，模擬量輸出24點，總線敷設距離850m。

監控計算機可以顯示整套系統的運行過程、數據顯示。生產操作人員可以通過這些畫面及時掌握設備狀態，控制設備和設定運行參數。下料量、設備狀態、報警信號等參數在監控畫面動態實時顯示，重要參數被歸檔存儲在監控計算機硬盤上。主要設備的不同狀態在監控計算機上有明顯相異的顏色和文字，動態實時顯示。設備故障信號和儀表信號報警用不斷閃爍圖形提醒監控人員注意，所有的故障、報警信號都將被記錄，以便以后查詢如圖1。

1 主要儀控參數的報警、連鎖:

所有設備都與其上游設備和下游設備有順啟順停的連鎖關系。在啟動設備時，先起下游設備，只有當下游設備啟動后上游設備才按順序連鎖啟動;在停止設備時先停上游設備，上游設備停止后，下游設備順序連鎖停機。每臺設備啟動時都有故障報警連鎖，當啟動信號發出后10s扔無運行信號返回的話則發出“故障報警”信號。另外，電器系統也有保護信號與自動控制系統連鎖。

2 主要設備控制方式

機旁手動和控制室集中控制是主要的控制設備。當使用機旁手動時，控制室操作失效;當控制室集中操作時，機旁操作失效。其中，控制室集中控制有兩種方式，分別為:設備畫面手動操作、程序自動操作。

現場手動機旁控制設備啟停，中控室無法控制設備，中控室對設備的狀態可以進行監控。

集中手動現場設備控制方式選擇集中，上位機畫面相應設備選擇手動，在保留必要保護連鎖下由操作人員在控制室控制該設備啟停。本系統選擇CRT手動時只有設備本身的安全連鎖，與其對應的上、下游設備無連鎖。

集中自動，現場設備控制方式選擇集中，上位機畫面相應設備選擇自動，在程序控制下該設備按造工藝連鎖要求自動啟動和停止設備。

原料供應系統母聯柜入口斷電時，PLC靠UPS提供電力繼續工作，保證設備不會因PLC信號輸出中斷而造成生產事故。

3 原料供應程序設計

高爐原料供應系統要求供料量要根據爐況及時調整供應量:以PLC為控制核心，配料秤將檢測到的重量信息轉換為4mA～20mA的電流信號，送到PLC遠程站的模擬量輸入模板，通過PLC的PID功能塊運算后，由模擬量輸出模板輸出4mA～20mA的電流信號給配料秤二次表，控制變頻器調節圓盤的轉速來保證按高爐需求供應原料。

圓盤給料機采用ABB-ACS-800變頻器調節圓盤的轉速，保證下料量符合高爐生產要求。

設備的自動連鎖投入有以下幾點。

(1)以焦炭上料系統為例在連鎖狀態下他的順序啟動關系是:C4電鈴→C4皮帶→C3電鈴→C3皮帶→分料器→C2電鈴→C2皮帶→C1電鈴→C1皮帶→8#圓盤→7#圓盤→6#圓盤→5#圓盤→4#圓盤→3#圓盤→2#圓盤→1#圓盤。順序停止關系是:1#圓盤→2#圓盤→3#圓盤→4#圓盤→5#圓盤→6#圓盤→7#圓盤→8#圓盤→C1皮帶→C2皮帶→分料器→C3皮帶→C4皮帶。

(2)在設備全部處于連鎖狀態下運行時，為保證不撒料，如果一臺設備發生故障停止運行，那么它的所有上游設備同時停止運行，而它的下游設備扔繼續運行，同時畫面顯示故障停機;等處理完故障后，點擊故障啟動按鈕則停止的上游設備又按照順啟關系啟動。

4 現場總線的應用

一般來說，設備分散、距離較遠是原料供應系統車間的特點。在系統中使用遠程I/O不僅可以節省大量的電纜，而且還可以降低成本、減少線路過長造成的不穩定因素，起到降低電磁干擾和增強系統可維護性的作用。車間的現場布置遠程站，可以說工作環境較惡劣，因此，要保護現場I/O模塊，必須采用IP65防護等級控制柜。現場I/O模塊有以下幾點優勢:第一，結構方便，可將其組合在導軌上面，同時可快速更換模塊;第二，模塊具有診斷LED的功能，可迅速根據LED找出造成故障的原因;第三，接線端子使用鍍錫的自清潔刀刃、彈簧式接觸、和抗振動，可明顯降低因震動造成的虛接、脫落引起的線路故障。同時，其也能提高自動化系統的采集精度，保證了精確控制的完成。

5 結語

不銹鋼公司的二期原料供應系統實現了分散控制、集中管理、具有操作方便、可靠性強、數據完整、監控及時等優點，減輕了操作工人的勞動強度、縮短了操作時間，提高了我廠自動控制供原料供應系統的整體水平，真正作到了操作簡便安全，運行安全可靠同時節省勞動力。

參考文獻

[1]ABB公司.ACS800標準軟件固件手冊[S].2007.

[2]ABB公司.ACS800主、從控制手冊[S].2006.

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