高爐“一鍵式”沖渣自動控制系統的設計與實現

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”沖渣自動控制系統的設計與實現

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一鍵式啟動軟件設計思路、系統硬件配置及主要實現的功能，同時對系統中的主要操作過程進行了解析。

自動控制系統；PLC；沖渣

1 工藝簡介

高爐渣處理系統包括：1#轉鼓系統和2#轉鼓系統；1套水渣運輸系統：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。

高爐設有四個鐵口，每兩個鐵口對應一套渣處理系統。高爐出渣后，渣水混合物進入1#轉鼓系統（或者2#轉鼓系統），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，進入水渣微粉區域。

2 系統硬件配置

控制系統采用施耐Quantum140系列PLC,通過接口模塊CRP下掛遠程I/O, 編程軟件使用Uniry Pro XL V11.1,該系統功能完善、控制精確，支持多種國際現場總線標準，系統工程師站、操作員站以Win7系統為運行平臺，從而確保系統的通用性、開放性和易用性，人機界面采用Citect SCADA 2016上位機監控，控制器通過以太網模塊與操作站實現數據通訊。

3 主要功能實現

3.1 控制模式

3.1.1 自動控制

如果所有設備均在“集中”控制方式（設備就地控制箱上“集中 / 就地”主選擇開關在“集中”位置），并且HMI操作界面上的“自動 / 手動”主選擇開關在“自動”位置，系統處于“遠程自動”控制方式下。此控制模式可實現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。

3.1.2 遠程手動控制

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

在INBA系統遠程自動方式運行過程中，HMI上控制模式的改變（由自動變為手動）不影響整個INBA系統的運行。

無論INBA系統在遠程自動或遠程手動方式下，轉鼓的速度控制均可單獨設為自動或手動方式。

3.1.3 就地控制

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

3.2 一鍵式沖渣實現條件

要實現一鍵式沖渣，在高爐出渣前要將系統的所有設備均要打到遠程模式，操作界面上的“自動 / 手動”主選擇開關在“自動”位置，所有閥門要在全關位置，且有關到位信號顯示。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臺轉鼓沖洗泵1用1備，要分別對以上設備進行啟動選擇，同時要選擇好粒化箱，選擇完成后，準備啟動條件滿足，畫面上準備啟動指示燈點亮變綠，點擊畫面啟動按鈕，系統將按順序對設備逐一啟動，待畫面上的允許粒化指示燈變綠后，代表系統啟動完成，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，自動啟動脫水轉鼓，脫水轉鼓啟動完成后，啟動轉鼓沖洗泵、回收泵及沖渣粒化泵，然后啟動沖渣熱水上塔泵，當水溫高于50度時，自動啟動冷卻塔風機，此時系統啟動完成，可以進行粒化，只需一個按鍵實現了以上所有設備全自動啟動，提高了操作人員的工作效率，讓操作更加簡單快捷。

4 技術創新

4.1 轉鼓自動調速與渣量計算

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

4.2 水泵的自動切換

水泵是整個沖渣系統中的核心設備，在系統正常運行情況下，一旦水泵出現故障，直接影響著沖渣的整個過程，嚴重時，整個沖渣系統將自動停止甚至會損壞重要設備，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故障，程序中會自動停止主泵輸出，同時關閉相應出口閥門，自動啟動備用泵，備用泵成為主泵運行，故障泵自動轉為備用泵。為保障現場維修人員安全，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故障，即使三通分料器已經到位，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，如果現場確實已經到位，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

系統運行過程中，如果PLC出現了故障，但又不會影響生產的情況下，操作人員是無法發現的，如果故障得不到及時處理，可能會引發更大的故障，嚴重時會造成停機，沖渣過程停止，為了能夠及時的了解PLC系統的運行情況，將PLC運行狀態做到上位機監控畫面上，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，有故障發生時也會得到及時的處理，從而到位穩定設備順行的目的。

5 停機控制

5.1 正常停機

系統粒化結束后，按下停機按鈕，系統5分鐘后自動啟動停機程序，此時允許粒化指示燈閃爍，畫面彈出系統正在停機，待所有設備停止運行后，系統停機完成，如果5分鐘內再次按下啟動按鈕，系統將繼續保持運行狀態。

5.2 緊急停機

系統的總緊急停機按鈕設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，系統的所有驅動設備立即停止，并觸發主報警。如果系統已經達到允許粒化狀態時，必須立刻將熔渣導進干渣坑，并啟動事故水程序。

設備再次啟動之前，緊急停機復位按鈕（報警復位按鈕）必須動作。

6 應用效果

該控制系統完成后，運行穩定，安全性和可靠性高，機組的產品質量和產量穩定，提高了操作人員的工作效率，降低了勞動強度，保證了熱線生產的順利進行，創造了較為可觀的經濟效益。

[1]齊蓉.可編程控制器[M].西北工業大學出版社，2000.

[2]劉玠.煉鐵生產自動化技術[M].冶金工業出版社,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