寧波鋼鐵有限公司高爐槽上小車自動加料的應用

袁偉斌 張春燕

摘 要：本設計的題目為“寧波鋼鐵有限公司高爐槽上小車自動加料設計”。設計的主要內容包括：高爐槽上卸料系統概述；高爐槽上小車自動加料的控制流程設計；高爐槽上小車自動加料的穩定性控制設計；高爐槽上小車自動加料的硬件改造。本設計適應于電廠、鋼鐵廠、化工廠、制造廠等多個領域的儲料倉卸料系統。實用性較強，考慮到是實際工程的應用，因此采用通俗易懂的語言進行闡述。

關鍵詞：自動加料；雷達料位傳感器；料線；高爐槽上小車；自動控制

1 高爐槽上卸料系統概述

（1）現有控制方法。遠程控制：將小車電氣柜門上的選擇開關打到遠程檔，即可使用遠程控制模式。中控操作員根據雷達料位計檢測到的料倉中的物料高度，將小車移動到某一料倉進行加料。遠程控制模式是現有控制方法中的主要控制方法。現場控制：將小車電氣柜門上的選擇開關打到現場檔，即可使用現場控制模式。一般為檢修后或特殊情況（如：遠程模式故障等）時使用。

（2）小車電氣控制系統。小車電氣控制系統包括：小車電源及控制電氣柜、滑線電纜、小車走行電動機。

2 高爐槽上小車自動加料的控制流程分析

控制流程：（1）通過料位計實時采集各個料倉的料位值；（2）將料位值分層管理，設定料位值優先級；（3）判斷有幾個料倉需要加料，計算小車當前位置與各個請求加料的料倉之間的距離；（4）讓小車去最近的請求倉加料（特殊情況：當前倉也在請求，則小車不移動）。

（1）控制主邏輯料位判斷。名詞解釋：料線——自動對位時，各個料倉進行料位判斷的標準料位值。低4料線——自動對位時，有任意一個料倉的料位低于4米。低5料線——自動對位時，有任意一個料倉的料位低于5米。低6料線——自動對位時，有任意一個料倉的料位低于6米。高6料線——自動對位時，所有料倉的料位高于6米。高7.5料線——自動對位時，小車所在料倉的料位高于7.5米。各個料倉通過將自己的料位值與料線進線比較，從而決定是否向小車發出請求加料的信號。

（2）倉位距離的判斷。當前倉位——小車當前所在料倉。請求倉位——發出請求信號的料倉。目標倉位——小車加料的料倉。

算法：當前倉位：X 請求倉位：Yn 目標倉位：Z

X-Y1X-Y2……X-Y12取最小值的倉=Z

如有兩個相等值則選擇小倉。

舉例說明：a.如小車在3#倉，現在3#、4#、5#倉均在發出請求加料信號，則X=3，3-33-43-5，得到的值為0、1、2，比較后目標倉為最小值為0的倉。即Z=3，小車在3#倉不動。b.如小車在3#倉，現在4#、5#倉均在發出請求加料信號，則X=3，3-43-5，得到的值為1、2，比較后目標倉為最小值為1的倉。即Z=4，小車開向4#倉。c.如小車在3#倉，現在2#、4#、5#倉均在發出請求加料信號，則X=3，3-23-43-5得到的值為1、1、2，目標倉為比較后最小值為1的倉。但此時目標倉有兩個，分別是2#和4#，程序設計有相同距離時選擇小倉。即Z=2，小車開向2#倉。

3 高爐槽上小車自動加料的穩定性控制分析

系統的成功與否由可靠性、靈活性和經濟性來體現，小車自動加料控制系統要實現生產應用則必須有較高的穩定性，通過對小車控制系統進行觀察、分析，我們總結出了對系統穩定性造成影響的各個因素，通過分析各因素，設計出相應的控制對策。即自動加料穩定性設計方案。

（1）料位計故障自動監測與處理。a.料位計料位值突然變大。監測原理：每5秒采集一次當前倉料位計料位值并與上一次采集值比較，兩次采集值若大于100則認為是故障情況。處理方法：繼續自動加料，同時報警并提示料位計故障類型。b.料位計料位值突然變小。監測原理：每5秒采集一次當前倉料位計料位值并與上一次采集值比較，兩次采集值若小于100則認為是故障情況。處理方法：繼續自動加料，同時報警并提示料位計故障類型。c.料位計料位值無變化或變化量極小。監測原理：通過料流檢測器進行判斷是否上料，在上料5分鐘后采集一次當前倉料位計料位值并與上一次采集值比較，兩次采集值若小于10則認為是故障情況。處理方法：繼續自動加料，同時報警并提示料位計故障類型。

（2）限位開關故障自動監測與處理。a.無限位故障（小車停止后，沒有限位信號。出現無限位故障后中控操作員就不知道小車現在在幾號料倉，同時小車也不能再進行遠程操作。）監測原理：小車沒有運行信號和限位信號時認為是無限位故障。處理方法：停止自動加料，同時報警并提示無限位故障。b.多限位故障（人機畫面上出現兩個以上的車位信號，即出現了誤信號）。誤信號出現在選倉范圍以外：監測原理：有兩個以上的小車限位信號時認為是多限位故障。處理方法：繼續自動加料，同時報警并提示多限位故障。誤信號出現在選倉范圍以內：監測原理：選倉范圍以內有兩個以上的小車限位信號時認為是多限位故障。處理方法：停止自動加料，同時報警并提示多限位故障。c.限位失靈故障（小車開向指定倉時沒有檢測到限位開關，有多種原因可能造成限位失靈故障。如：限位開關損壞、小車上的感應檔鐵變形或損壞、限位開關松動使開關與檔鐵感應不到等）。監測原理：小車向南開時檢測到任意大于目標倉位的倉位信號（限位開關信號）或小車向北開時檢測到任意小于目標倉位的倉位信號（限位開關信號）。則認為是限位失靈故障。處理方法：切除故障倉繼續自動加料，同時報警并提示限位失靈故障倉編號。如小車開出選倉范圍則讓小車立即開回選倉范圍以內。

（3）常見電氣或機械故障。斷路器報警，小車主回路斷路器跳閘即報警。過負荷報警，小車主回路熱繼電器動作即報警。

4 高爐槽上小車自動加料的硬件改造

（1）電纜滑線改造。小車控制系統中電氣控制柜與小車走行電動機是使用電纜滑線進行連接的。普通圓電纜容易出現絞纜現象，造成傳導滑車卡死，甚至拉壞電纜。經過分析，決定將圓電纜改為扁電纜。施工后1年運行良好。降低滑線故障率。

（2）互檢模式的極限限位開關改造。在K206小車7#倉東側安裝一個限位開關，與原有的倉位限位開關組成，雙限位互檢模式，防止小車開過7#倉造成混料事故。從小車投運至今已出現過的小車沖出兩端料倉的故障中，分析發現，多數故障時是極限限位開關或檢測檔鐵的維護不到位而引發的。為了增強小車自動加料系統的穩定性，現改進為互檢模式的極限限位開關。

5 結束語

文章設計了寧波鋼鐵有限公司高爐槽上小車自動加料技術改造方法，這是一次綜合設計的考驗。

設計中小車的電氣控制系統根據原始資料及實際工程應用，通過實地考察和分析，最終改造為扁電纜，通過與工藝人員操作方法進行結合，模擬出核心算法進行了PLC程序設計。

為了保證系統的穩定性，又設計了限位故障保護、雷達料位計保護、常見機電故障保護、互檢模式的極限限位開關保護功能。

自動加料的穩定性設計中對不同故障現象進行了分類處理模式，盡可能地優化工藝、生產、設備之間的矛盾，增強了整個系統的穩定性。

通過這次設計，使我把過去所學的專業知識綜合的利用起來，把基礎知識與工程實際相互結合。進一步提高了自己設計的能力。

參考文獻

[1]陳海霞，等.西門子S7-300/400 PLC編程技術及工程應用[M].北京：機械工業出版社，2011，12.

[2]陳躍.電氣工程專業畢業設計指南電力系統分冊[M].北京：中國水利水電出版社，2003，8.

[3]陳化鋼.實用供配電技術手冊[M].北京：中國水利電力出版社，2002.

[4]陳化鋼.電氣設備及其運行[M].合肥：合肥工業大學出版社，2004. [5]汪雄海.供配電技術教程[D].浙江大學電氣工程學院，2007.

作者簡介：袁偉斌（1982，7-），男，浙江省寧波市人，工作單位：寧波鋼鐵有限公司，職務：技術員，研究方向：電氣。