燒結(jié)配料倉(cāng)分倉(cāng)下料系統(tǒng)在萊鋼煉鐵廠的應(yīng)用

趙相軒

（山信軟件股份有限公司萊鋼電子公司，山東 濟(jì)南271104）

萊鋼股份煉鐵廠480 m2燒結(jié)機(jī)摒棄原來(lái)人工干預(yù)多、自動(dòng)化程度不高的特點(diǎn)，通過(guò)熟悉工藝流程，潛心專研，掌握了提升工作效率的控制思路，使生產(chǎn)工藝達(dá)到最佳效能，特別在配料方面實(shí)現(xiàn)倉(cāng)上自動(dòng)打料，倉(cāng)下實(shí)現(xiàn)料流配比算法精確下料。

1 計(jì)算機(jī)配置及控制功能

1.1 軟硬件配置

下料系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)級(jí)自動(dòng)化，包括PLC控制裝置、HMI監(jiān)控系統(tǒng)等。系統(tǒng)由操作員站和現(xiàn)場(chǎng)控制站組成。現(xiàn)場(chǎng)控制站采用施耐德Modicon M580 系列PLC，分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，TCP/IP通訊協(xié)議，CPU采用BME P58 4040。通過(guò)PLC系統(tǒng)完成各工藝線設(shè)備的啟、停和聯(lián)鎖控制，以及工藝參數(shù)的檢測(cè)和顯示。控制軟件采用Unity13.0版本，畫面軟件采用施耐德Citect SCADA 2018版本。

1.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)高速、可靠數(shù)據(jù)傳輸通訊，系統(tǒng)配置如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)配置

1.3 控制功能

在480 m2燒結(jié)中，分倉(cāng)下料分為倉(cāng)上分倉(cāng)下料，倉(cāng)下分倉(cāng)下料。倉(cāng)上混勻料倉(cāng)有5個(gè)，溶劑倉(cāng)3個(gè)。其中8#混勻料倉(cāng)與前4 個(gè)混勻料倉(cāng)不在一起。由于崗位無(wú)人值守，移動(dòng)礦車要根據(jù)倉(cāng)位請(qǐng)求進(jìn)行自動(dòng)打倉(cāng)。

本項(xiàng)目中，引入格雷母線進(jìn)行礦車定位，隨著礦車的移動(dòng)，格雷母線實(shí)時(shí)測(cè)量礦車位置。當(dāng)?shù)V車移動(dòng)位置與倉(cāng)的實(shí)際位置相等時(shí)就停車打倉(cāng)，而礦車定位打倉(cāng)需要一套算法，找到此算法便能精確對(duì)倉(cāng)定位。

倉(cāng)下有20個(gè)倉(cāng)，包括混勻料、白云石、石灰石、生石灰、除塵灰、焦粉、返礦等料倉(cāng)。倉(cāng)下下料時(shí)，由干基配比算出濕基配比，進(jìn)而算出下料量，再根據(jù)料批大小，把配比根據(jù)約定分配到所選料倉(cāng)，料批更換后，自動(dòng)把配比分配到各個(gè)料倉(cāng)。

2 倉(cāng)上控制

2.1 倉(cāng)上工藝流程

倉(cāng)上設(shè)備包括TR-3A（B）移動(dòng)礦車、TR-3A（B）膠帶機(jī)和TR-3A（B）移動(dòng)礦車電液推桿，混勻料倉(cāng)為1#、2#、3#、4#、8#倉(cāng)。

手動(dòng)打1#～4#倉(cāng)時(shí)，把礦車移動(dòng)到1#～4#倉(cāng)中的一個(gè)倉(cāng)，礦車的電液推桿1、2 關(guān)閉。手動(dòng)打8#倉(cāng)時(shí)，礦車的電液推桿1、2打開，混勻料打到8#倉(cāng)。

自動(dòng)打1#～4#倉(cāng)時(shí)，根據(jù)格雷母線測(cè)定礦車位置，移動(dòng)礦車自動(dòng)移到1#～4#倉(cāng)中的一個(gè)倉(cāng)，礦車的電液推桿1、2關(guān)閉，選擇8#倉(cāng)時(shí)礦車不必到8#倉(cāng)，礦車的電液推桿1、2打開，混勻料就打到8#倉(cāng)。

鐵熔上料線：該部分控制包含了TR-3A（B）移動(dòng)礦車選倉(cāng)模式以及根據(jù)1#～8#配料倉(cāng)料重實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打倉(cāng)模式。主要設(shè)備有TR-3A 皮帶機(jī)以及其行走移動(dòng)礦車和電液推桿，移動(dòng)礦車定位系統(tǒng)等。TR-3A皮帶小車選倉(cāng)模式自動(dòng)控制，分為混勻礦和熔劑兩種，根據(jù)上料情況進(jìn)行選擇混勻料或溶劑。

2.2 倉(cāng)上礦車控制功能

移動(dòng)礦車定位包括車上電子磁尺、地面測(cè)控裝置，由485通訊接口到PLC，從而實(shí)時(shí)把測(cè)得數(shù)據(jù)在程序中取出參與礦車啟動(dòng)和停止，礦車行程見圖2。

當(dāng)移動(dòng)礦車帶動(dòng)TR3A（B）皮帶移動(dòng)時(shí)，格雷母線實(shí)時(shí)測(cè)量小車位置，由于移動(dòng)礦車的移動(dòng)速度是固定的，每個(gè)倉(cāng)間的距離也是固定的，所以移動(dòng)礦車在倉(cāng)間的移動(dòng)時(shí)間也是固定的。同樣，在2個(gè)或多個(gè)倉(cāng)間的移動(dòng)時(shí)間也是可算的，根據(jù)條件具備導(dǎo)通原則，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)礦車換向，延時(shí)時(shí)間與格雷母線測(cè)量對(duì)應(yīng)時(shí)就可以停止打倉(cāng)，在1#～4#打倉(cāng)時(shí)，電液推桿關(guān)閉，在打8#倉(cāng)時(shí)電液推桿打開。

3 倉(cāng)下控制

3.1 倉(cāng)下工藝流程

料倉(cāng)下，實(shí)現(xiàn)選倉(cāng)，對(duì)應(yīng)的給料機(jī)和電子皮帶秤一鍵啟動(dòng)，給定值進(jìn)行PID調(diào)節(jié)與反饋值形成閉環(huán)控制，從而精確控制下料量最接近真實(shí)值，完成配料過(guò)程。

聯(lián)鎖啟動(dòng)配料線之前，需要給出皮帶秤的下料設(shè)定值，這個(gè)設(shè)定值可以通過(guò)3 種方式給出，即模型設(shè)定、頻率設(shè)定和流量設(shè)定。模型設(shè)定包括專家給定和二級(jí)給定，通過(guò)計(jì)算出每個(gè)倉(cāng)的下料量設(shè)定，進(jìn)而通過(guò)PID控制自動(dòng)計(jì)算出皮帶秤下料設(shè)定值，皮帶秤就按照該設(shè)定值運(yùn)行；流量設(shè)定通過(guò)人工計(jì)算，將下料量設(shè)定值從畫面中輸入，通過(guò)PID控制自動(dòng)計(jì)算出皮帶秤下料設(shè)定值。

選擇聯(lián)鎖起動(dòng)時(shí)，首先進(jìn)行選倉(cāng)操作，選倉(cāng)的設(shè)備依次啟動(dòng)，每個(gè)配料倉(cāng)之間啟動(dòng)間隔時(shí)間為5 s，為了各配料倉(cāng)下料點(diǎn)料頭料尾對(duì)齊，后續(xù)所選配料倉(cāng)根據(jù)設(shè)定時(shí)間依次起動(dòng)。

配料線聯(lián)鎖操作中還具備齊啟功能，根據(jù)工藝要求先選倉(cāng)，點(diǎn)擊“齊啟”按鈕后同時(shí)開啟，當(dāng)配料線帶料聯(lián)鎖齊停需要再次開機(jī)，或配料線運(yùn)行中需要換倉(cāng)時(shí)，可以進(jìn)行該操作。單獨(dú)停某個(gè)或某幾個(gè)配料倉(cāng)，只需點(diǎn)擊選倉(cāng)按鈕進(jìn)行取消選倉(cāng)即可。

3.2 倉(cāng)下控制功能

倉(cāng)下下料最為關(guān)鍵的是算出所選倉(cāng)的下料量，為防止輸入有誤，混勻料和溶劑之和設(shè)定為100，即為干基配比，輸入不等于100，則不允許參與下一步計(jì)算。所謂干基配比就是原料、石灰石、白云石、生石灰4種，每種料在100基數(shù)內(nèi)所占比例根據(jù)生產(chǎn)需要輸入。一級(jí)干基配比：老區(qū)原料、新區(qū)原料、石灰石、白云石、生石灰所占配比。每種料根據(jù)實(shí)際含水值輸入，可以算出濕基配比，即濕基比例。所以第一步就要輸入干基配比和各料種含水值，料批設(shè)定為總下料量設(shè)定輸入，編碼為二級(jí)與一級(jí)約定的料種輸入，即為老區(qū)原料還是新區(qū)原料，原料包括老區(qū)原料和新區(qū)原料，水分根據(jù)料種實(shí)際含水值輸入。干基配比給出以后，濕基配比也就自動(dòng)算出，下一步就要算出每個(gè)所選倉(cāng)的下料量設(shè)定值，

在設(shè)定好干基后，輸入各料種含水量，輸入選倉(cāng)及選倉(cāng)系數(shù)，下料量目標(biāo)值自動(dòng)算出，送給變頻器進(jìn)行下料，皮帶秤測(cè)得實(shí)際下料量反饋給PID調(diào)節(jié)，下料量與設(shè)定值比較從而進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，實(shí)時(shí)改變變頻頻率，使下料量最接近于設(shè)定值。在修改料批時(shí)，只修改總下料量，新的下料量目標(biāo)值自動(dòng)分配給所選倉(cāng)的設(shè)定下料量。

4 結(jié) 語(yǔ)

分倉(cāng)下料作為配料工藝中關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，倉(cāng)上打料關(guān)系到組織生產(chǎn)的連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)礦車自動(dòng)打倉(cāng)，不但節(jié)省了勞動(dòng)成本，也避免了空倉(cāng)或溢倉(cāng)的風(fēng)險(xiǎn)。倉(cāng)下下料關(guān)系到燒結(jié)質(zhì)量的可靠性，特別是配比算法保證了配比分配的高效性，也避免了人工計(jì)算錯(cuò)誤而帶來(lái)的費(fèi)樣。