PLC系統在高爐槽下皮帶混料控制中的應用

羅鑫文

（酒鋼集團山西翼城鋼鐵有限責任公司電氣檢修作業區，山西臨汾 043500）

1 前言

高爐槽下配料系統是高爐重要的組成部分，配料系統按生產工藝實時狀況將高爐冶煉所需的料按料種，比例通過料倉，皮帶裝入南、北中間倉，通過上料小車將配好的料加入爐內，以滿足高爐正常生產的需要，因此配料系統在整個高爐系統中尤為重要。翼鋼1#、2#高爐的容積是420m3，采用料車上料，原槽下系統裝料程序采用每車單倉單料種上料。針對高爐各種爐料差異對煤氣分布的影響，改善高爐煤氣均勻分布，在不增加設備投資的情況下，通過技術改進，實現槽下系統裝料程序多料倉放料混為一車上料，塊礦、球團礦、燒結礦可混合裝載在一車料里，通過卷揚系統送進高爐，降低了綜合焦比和冶煉成本，提高了高爐冶煉質量，改善高爐煤氣分布和提高煤氣利用率，從而提高冶煉效率，提高出鐵量。

2 配置方案

2.1 系統配置

整個系統采用工業以太網控制，PLC控制系統采用昆騰系列的CPU及I／O模塊，完成現場數據采集、邏輯運算、聯鎖、數據處理及輸出執行指令等功能。硬件配置如圖1所示。

圖1 系統結構圖

本項目涉及現場設備包括：料倉（1#-2#焦炭，3#-5#燒結礦，6#塊礦，7#-8#球團礦），上料皮帶（主、備），翻板（左、右），中間倉（南、北），料車（南、北）。

2.2 PLC 配置

系統平臺搭建采用Modicon Quantum系統，Quantum系統是具有數字量處理能力的專用計算機系統，Quantum具有模板化、可擴展的體系結構，用于工業和制造過程實時控制。它包括Quantum系列 CPU、I／O 模板、I／O 接口、通訊模板、電源和底板。

槽下混配料控制系統有現場設備模擬量輸入12點（料倉重量），開關量輸入272點（皮帶、給料機、振篩閘門），開關量輸出84點（皮帶、給料機、振篩、閘門）。

3 系統功能要求及解決辦法

3.1 功能要求

（1）同一車料實現多個稱量斗閘門同時開啟關閉或按設定的條件開啟關閉。

（2）保持正常的兩車制、三車制、四車制、五車制、六車制程序步進。

（3）滿足南北倉的配比滿值重量要求、保證南北倉翻板的車次正常工作，不重料。

（4）滿足裝料制度：正裝、倒裝、分裝、混裝。

（5）滿足上料周期對料線的要求。

（6）實現系統全自動及每一車／倉可手動功能。

3.2 PLC控制系統解決方法

（1）根據二車制或三車制先確定第一車程序步進倉號和重量，第二車程序步進倉號和重量，第三車程序步進倉號和重量，滿足二車制或三車制要求共設六個步進程序。

（2）第一車到第六車程序步進18個倉號，應可任意選擇倉號。

（3）在第一車程序設置3個倉號，以上一車與本車時間及料倉信號來控制開啟當車第一倉到第三倉閘門開啟間隔，待當車程序三個倉空倉后程序步進到第二車、第二車到第六車與第一車同理設置能填寫三個倉門開啟程序。

（4）南北倉滿值：以步進程序三個倉號的重量之和為南北倉滿值信號來保證翻板的工作要求。

（5）南北倉重料：以步進程序三個倉號設定為一車，通過南北倉及翻板信號來避免焦倉空倉（焦倉離中間倉較遠，在皮帶上運行行程較長，倉空后，料頭還未到達中間倉）后執行下一車放料程序而導致重料故障。

（6）步進程序倉號重量之和應滿足料車容積和卷揚負載的設計要求，在設置時要合理設置，精確計算，保證設備的技術安全要求。

（7）任意倉號及重量的設置根據實際可設置空值，也可設置一個、兩個、三個，有幾個執行幾個。

（8）步進程序倉號重量可設任意倉號，也可根據實際情況隨時變更，通過變料程序自動執行。

（9）步進程序的閘門開啟后，跟隨程序倉號閘門依次開啟、放空后步進程序完成步進。

（10）全部料單有12個料批周期，以及A程序、B程序、C程序、D程序。

4 PLC軟件設計

4.1 上位軟件

采用基于Windows平臺下的MonitorPro監控軟件包，該軟件包基于實時數據核心（RTDB）的軟件系統，工業現場數據采集實時性好；基于Sever／Client結構的上位監控軟件，集 HMI、SCADA、MES三大功能與一身。在槽下混配料控制系統中，編寫組態畫面2個，6個功能數據包，72個模擬量點，72個開關量點。料單如表1所示。

表1 配料料單

4.2 下位軟件

圖2 系統流程圖

采用基于Windows平臺下的Concept工程師站組態軟件包，業界功能強大的編程組態平臺，具有5種IEC1131-3編程語言，并有用戶定義可重復使用的功能模塊DFB，為了滿足過程控制，Concept內置有豐富的過程控制函數。在槽下混配料控制系統中，編寫8段梯形邏輯LAD，1段功能塊圖FBD，20個DFB功能模塊，開關量輸入272點，開關量輸出84點，內部模擬量及開關量點568點。系統流程圖如圖2所示。

5 結束語

高爐混料控制系統的改造，實現了多礦種上料布料，使高爐控制系統具備吃多種礦的功能，滿足多種原料的變化需求，使煉鐵自動控制水平提高，生產工藝能夠更好的穩定爐況，保障高爐順行。同時，整個系統采用全自動控制，實現了對整個環節的準確控制，使用方便、易操作，避免了操作人員因長時間手動疲勞操作造成裝料失誤，大大降低了操作人員的勞動強度。

［1］陳秋華，王華強，張崇巍.PLC在高爐槽下配料控制中的應用［J］.電氣時代，2002（3）.

［2］Modicon TSX Quantum硬件手冊.