高爐“一鍵式”沖渣自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

李彥芹

（山信軟件股份有限公司萊蕪自動化分公司，山東萊蕪，271104）

高爐“一鍵式”沖渣自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

李彥芹

（山信軟件股份有限公司萊蕪自動化分公司，山東萊蕪，271104）

本文主要介紹了高爐沖渣自動控制系統(tǒng)一鍵式啟動軟件設(shè)計思路、系統(tǒng)硬件配置及主要實現(xiàn)的功能，同時對系統(tǒng)中的主要操作過程進行了解析。

自動控制系統(tǒng)；PLC；沖渣

1 工藝簡介

高爐渣處理系統(tǒng)包括：1#轉(zhuǎn)鼓系統(tǒng)和2#轉(zhuǎn)鼓系統(tǒng)；1套水渣運輸系統(tǒng)：渣1皮帶機、渣2皮帶機、渣3皮帶機、渣4皮帶機、渣5皮帶機和渣6皮帶機等。

高爐設(shè)有四個鐵口，每兩個鐵口對應(yīng)一套渣處理系統(tǒng)。高爐出渣后，渣水混合物進入1#轉(zhuǎn)鼓系統(tǒng)（或者2#轉(zhuǎn)鼓系統(tǒng)），水渣通過渣1皮帶機（或者渣2皮帶機）落到渣3皮帶機或者渣4皮帶機上，渣3皮帶機或者渣4皮帶機上面的水渣再落到渣5皮帶機或者渣6皮帶機上，進入水渣微粉區(qū)域。

2 系統(tǒng)硬件配置

控制系統(tǒng)采用施耐Quantum140系列PLC,通過接口模塊CRP下掛遠(yuǎn)程I/O, 編程軟件使用Uniry Pro XL V11.1,該系統(tǒng)功能完善、控制精確，支持多種國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)工程師站、操作員站以Win7系統(tǒng)為運行平臺，從而確保系統(tǒng)的通用性、開放性和易用性，人機界面采用Citect SCADA 2016上位機監(jiān)控，控制器通過以太網(wǎng)模塊與操作站實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。

3 主要功能實現(xiàn)

3.1 控制模式

3.1.1 自動控制

如果所有設(shè)備均在“集中”控制方式（設(shè)備就地控制箱上“集中 / 就地”主選擇開關(guān)在“集中”位置），并且HMI操作界面上的“自動 / 手動”主選擇開關(guān)在“自動”位置，系統(tǒng)處于“遠(yuǎn)程自動”控制方式下。此控制模式可實現(xiàn)整個裝置的全自動控制，在自動控制模式下采用PLC（可編程序控制器）實現(xiàn)。

3.1.2 遠(yuǎn)程手動控制

如果所有設(shè)備均在“集中”控制方式下（設(shè)備就地控制箱上“集中 / 就地”主選擇開關(guān)在“集中”位置），并且在HMI屏幕上選定系統(tǒng)“手動”方式（HMI操作界面上“自動 / 手動”主選擇開關(guān)在“手動”位置），INBA系統(tǒng)處于“遠(yuǎn)程手動”控制方式下。在遠(yuǎn)程手動控制方式下，可以在HMI操作界面上單獨啟/停設(shè)備，但是各設(shè)備間連鎖關(guān)系依然有效。

在INBA系統(tǒng)遠(yuǎn)程自動方式運行過程中，HMI上控制模式的改變（由自動變?yōu)槭謩樱┎挥绊懻麄€INBA系統(tǒng)的運行。

無論INBA系統(tǒng)在遠(yuǎn)程自動或遠(yuǎn)程手動方式下，轉(zhuǎn)鼓的速度控制均可單獨設(shè)為自動或手動方式。

3.1.3 就地控制

如果任意一個設(shè)備處于“就地”模式下，（設(shè)備就地控制箱上“集中 / 就地”主選擇開關(guān)在“就地”位置），則相應(yīng)的設(shè)備處于手動控制方式，同時系統(tǒng)不能在自動方式下啟動。就地控制模式只用于設(shè)備維護操作，不能用于完全的系統(tǒng)運行。

3.2 一鍵式?jīng)_渣實現(xiàn)條件

要實現(xiàn)一鍵式?jīng)_渣，在高爐出渣前要將系統(tǒng)的所有設(shè)備均要打到遠(yuǎn)程模式，操作界面上的“自動 / 手動”主選擇開關(guān)在“自動”位置，所有閥門要在全關(guān)位置，且有關(guān)到位信號顯示。3#、4#皮帶互為備用，5#、6#皮帶互為備用，1#、2#脫水轉(zhuǎn)鼓電機一用一備，3臺沖渣粒化泵2用1備、3臺沖渣熱水上塔泵2用1備、2臺回收泵1用1備、2臺轉(zhuǎn)鼓沖洗泵1用1備，要分別對以上設(shè)備進行啟動選擇，同時要選擇好粒化箱，選擇完成后，準(zhǔn)備啟動條件滿足，畫面上準(zhǔn)備啟動指示燈點亮變綠，點擊畫面啟動按鈕，系統(tǒng)將按順序?qū)υO(shè)備逐一啟動，待畫面上的允許粒化指示燈變綠后，代表系統(tǒng)啟動完成，此時，高爐可以出渣進行粒化。

3.3 控制順序

點擊啟動按鈕后，系統(tǒng)將會先啟動5#或6#皮帶，待5#或6#皮帶運行后，自動啟動3#或4#皮帶，然后自動啟動1#皮帶，所有皮帶運行正常后，延時10秒，自動啟動脫水轉(zhuǎn)鼓，脫水轉(zhuǎn)鼓啟動完成后，啟動轉(zhuǎn)鼓沖洗泵、回收泵及沖渣粒化泵，然后啟動沖渣熱水上塔泵，當(dāng)水溫高于50度時，自動啟動冷卻塔風(fēng)機，此時系統(tǒng)啟動完成，可以進行粒化，只需一個按鍵實現(xiàn)了以上所有設(shè)備全自動啟動，提高了操作人員的工作效率，讓操作更加簡單快捷。

4 技術(shù)創(chuàng)新

4.1 轉(zhuǎn)鼓自動調(diào)速與渣量計算

通常情況下，轉(zhuǎn)鼓啟動條件滿足，轉(zhuǎn)鼓可以以最小轉(zhuǎn)速0.2 rpm啟動，待正常運轉(zhuǎn)后，轉(zhuǎn)鼓可以選擇手動調(diào)速，也可選擇自動調(diào)速，為了滿足工藝的需求，使轉(zhuǎn)鼓在自動調(diào)速的情況能以合理的速度運轉(zhuǎn)，在PLC程序中根據(jù)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩測量出的轉(zhuǎn)鼓負(fù)荷和轉(zhuǎn)鼓內(nèi)水位進行運算處理，建立曲線模型，PLC根據(jù)曲線模型計算出最佳的轉(zhuǎn)鼓速度，實現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓自動調(diào)速。

4.2 水泵的自動切換

水泵是整個沖渣系統(tǒng)中的核心設(shè)備，在系統(tǒng)正常運行情況下，一旦水泵出現(xiàn)故障，直接影響著沖渣的整個過程，嚴(yán)重時，整個沖渣系統(tǒng)將自動停止甚至?xí)p壞重要設(shè)備，所以，在整個沖渣過程中保證水泵能夠正常運行是重中之重。

系統(tǒng)中，所有水泵都是兩用一備或一用一備，在沖渣過程中，一旦有一個水泵出現(xiàn)故障，程序中會自動停止主泵輸出，同時關(guān)閉相應(yīng)出口閥門，自動啟動備用泵，備用泵成為主泵運行，故障泵自動轉(zhuǎn)為備用泵。為保障現(xiàn)場維修人員安全，如果備用泵有故障，即使主泵因故障停止，備用泵也不會自動啟動，只有在備用泵沒有故障的情況下，備用泵才會起作用。

4.3 三通分料器強制到位功能

每條皮帶對應(yīng)一個三通分料器，三通分料器在正確位置且有到位信號是皮帶自動啟動的條件之一，如果三通分料器到位信號檢測元件出現(xiàn)故障，即使三通分料器已經(jīng)到位，PLC也無法接收到到位信號，此時，程序中將不會自動啟動皮帶，為了避免這種情況發(fā)生，在程序中對每個三通分料器到位信號做了強制點，如果現(xiàn)場確實已經(jīng)到位，而程序中又無法接收到信號，操作人員可以在上位機畫面上點擊對應(yīng)的三通粉料器強制到位按鈕，從而達到不影響程序運行的目的，待到位信號故障處理完成后，可以取消強制。

4.4 PLC硬件報警提示功能

系統(tǒng)運行過程中，如果PLC出現(xiàn)了故障，但又不會影響生產(chǎn)的情況下，操作人員是無法發(fā)現(xiàn)的，如果故障得不到及時處理，可能會引發(fā)更大的故障，嚴(yán)重時會造成停機，沖渣過程停止，為了能夠及時的了解PLC系統(tǒng)的運行情況，將PLC運行狀態(tài)做到上位機監(jiān)控畫面上，并增加了報警提示功能，這樣就為PLC的正常運行提供了一定的保障，有故障發(fā)生時也會得到及時的處理，從而到位穩(wěn)定設(shè)備順行的目的。

5 停機控制

5.1 正常停機

系統(tǒng)粒化結(jié)束后，按下停機按鈕，系統(tǒng)5分鐘后自動啟動停機程序，此時允許粒化指示燈閃爍，畫面彈出系統(tǒng)正在停機，待所有設(shè)備停止運行后，系統(tǒng)停機完成，如果5分鐘內(nèi)再次按下啟動按鈕，系統(tǒng)將繼續(xù)保持運行狀態(tài)。

5.2 緊急停機

系統(tǒng)的總緊急停機按鈕設(shè)置在出鐵場控制盤及HMI屏幕上。

無論是鐵場控制盤還是HMI屏幕上，在如果按下任意一個緊急停機按鈕，系統(tǒng)的所有驅(qū)動設(shè)備立即停止，并觸發(fā)主報警。如果系統(tǒng)已經(jīng)達到允許粒化狀態(tài)時，必須立刻將熔渣導(dǎo)進干渣坑，并啟動事故水程序。

設(shè)備再次啟動之前，緊急停機復(fù)位按鈕（報警復(fù)位按鈕）必須動作。

6 應(yīng)用效果

該控制系統(tǒng)完成后，運行穩(wěn)定，安全性和可靠性高，機組的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量穩(wěn)定，提高了操作人員的工作效率，降低了勞動強度，保證了熱線生產(chǎn)的順利進行，創(chuàng)造了較為可觀的經(jīng)濟效益。

[1]齊蓉.可編程控制器[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社，2000.

[2]劉玠.煉鐵生產(chǎn)自動化技術(shù)[M].冶金工業(yè)出版社,2005.

The design and realization of automatic control system for high furnace “one-key “Cinder flushing

Li Yanqin
(Shanxin sofeware Company Laiwu automation division Ltd, Laiwu Shandong, 271104)

This article mainly introduced the automatic control system for blast furnace cinder flushing one-key start software design thought, system hardware configuration and the main function of the system at the same time, the main operating process for parsing

Automatic control system；PLC；Cinder flushing