高炉自动化介绍

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高炉自动化控制系统应用和技术创新

作者：顾严

来源：《数字技术与应用》2012年第12期

摘要：本文概述了ControlLogix控制系统在高炉控制系统中的配置和应用，同时简要介绍了对高炉控制系统的一些创新。

关键词：控制系统 高炉 PLC

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）12-0002-01

1、背景

随着高炉生产规模的扩大，高度集中化的生产工艺，要求对生产过程全面控制和科学管理，对控制系统的监控和管理功能提出了很高的要求。目前国内外工业控制系统应用中多以生产过程自动化，即生产设备控制、生产过程控制以及实时监控三个方面为主，在高炉自动化控制方面，国内外对控制设备的选用主要有DCS控制系统、PLC控制系统、DCS和PLC结合的控制系统等几种方式。

为实现高炉生产过程的全自动控制，我们从硬件和软件两方面进行了认真分析、比较，筛选确定出最适合高炉实际的控制方案。最后确定控制系统硬件采用AB公司的ControlLogix控制系统， ControlLogix控制系统是一个先进的控制平台，它集成了多种控制功能以及最新的I/O技术。网络采用5M高速ControlNet冗余网络进行数据交换与通讯。网络结构采用主网，子网双层结构，这种结构保证了系统的实时性和可靠性。

2、系统配置

经过以上考察分析，最后确定高炉控制系统由基础控制级、管理控制级和通讯软件构成。

2.1 基础控制级

采用美国Allen-Bradley 公司的生产的ControlLogix控制设备，每个系统设计成主网与子网结构，每个系统都由冗余的ControlNet主网和冗余的ControlNet子网组成，每个系统由冗余的处理器、和冗余的监控站组成。从而提高了控制系统的可靠性。

现　热风炉与高炉　

自动化控制系统　

在钢铁企业在炼铁时采用的是还　

原法将铁从矿石还原出来，热风　

炉作为炼铁厂最大的辅助设备．其功能　

主要是将炼铁产生高温的热风（主要成　

分是二氧化碳、一氧化碳、氮气和部分　

氧气等）提供给高炉。高炉是炼铁最主　

要的工艺设备，它利用热风炉送来高温　

热风和高炉上料投入的焦炭、喷煤喷入　

的煤粉作用将铁矿石中的化合态的铁还　

原成游离态的铁。　

高炉自动控制系统冶金企业传统的　

做法是分别设立热风炉和高炉不同的值　

班室．并且将电气和仪表自动化部分分　

布在不同的ＰＬＣ系统中进行控制。本人　

结合一个３８０　ｍ。高炉工程，主要介绍热　

风炉及高炉的仪表自动控制系统。　

系统概述　

热风炉和高炉本体控制系统采用　

ＧＥｇＯ一３０ＰＬＣ加本地扩展Ｉ／Ｏ方式，由一　

个主机架带几个扩展机架。其特点是使　

Ｉ／ｏ框架的扩展距离最大为１　５ｍ，设备　

集中在同一地点．这样系统的结构简　

单　ＰＬＣ通过以太网与交换机相连，上　

位机及编程器直接接至交换机上，从而　

构成完整的以太网。热风炉和高炉本体　

系统各设有两台上位机可进行画面监　

视、操作．及历史和适时曲线记录与查　

询。上位机采用的是ＧＥ的Ｃｉｍｐｌｉｃｉｔｙ画　

面软件，编程器安装的是Ｖｅｒｓａｐｒｏ软件，　关键词：ＧＥ９０－３０　ＰＬＣ　Ｃｉｍｐｌｉｃｉｔｙ　

Ｖｅｒｓａｐｒｏ软件　

方启全先生．中冶华天工程技术有限公司　

方启全　高飞　高级工程师：高飞女士・高级工程师　

可通过以太网络进行程序的　

编制及监控。两个值班室的　

交换机用光纤连接，这样就　

将两个值班室关联到统一的　

以太网上．值班室之间可监　

视对方设备的运行情况。系　统配置图如图１所示。　本文第一作者方毫全先生　

在系统配置的过程中考虑到系统的　

性价比，ＣＰＵ采用ｌＣ６９３ＣＰＵ３５０．配合　

以太网通信模块ＩＣ６９３ＣＭＭ３２１来构筑　

控制系统。　二热风炉和高炉　

本体系统　

１．热风炉系统　

在本工程中共有３座热　

风炉，分别是１＃、２＃、３＃，　

高炉上料自动控制系统

【摘 要】本文主要论述了罗克韦尔控制系统在包钢万腾钢铁1#高炉中的应用。对自动控制系统的组成、硬件配置、控制过程及控制功能的实现进行了详细阐述。

【关键词】罗克韦尔控制系统；装料控制；布料控制

0 概述

高炉上料装置是生产中的重要环节，提高其自动化水平，可以大大减轻工人劳动强度，提高生产效率，同时通过原料的精确配比，又可提升产品的品质和质量。高炉上料自动控制系统采用PLC完成所有的顺序控制过程、数据采集、自动调节、事故处理及报警等工作。计算机负责监控和人机对话，PLC和计算机通过光纤进行通讯，进行动态数据交换，实现点对点通讯，控制与监控分开，可靠性高。

1 上料系统的控制方案

万腾钢铁1#高炉上料控制系统分为槽下配料和小车上料及炉顶布料三部分构成，采用的是卷扬小车自动上料，炉顶是单罐式无料钟炉顶，槽下矿槽为单列左右对称布置，高炉料车卷扬采用的是两套变频传动，互为备用。溜槽布料倾角和节流调节采用比例阀控制，炉顶探测料面采用2根变频调速垂直探尺。炉顶其它设备采用的是液压传动。溜槽、料溜调节阀的位置检测装置采用的是三个增量型编码器。在上料过程中，炉料先投进受料斗里，随后放入料罐中，在这个过程中，由于高炉不能和大气相通，通过控制炉顶放散阀、均压阀、上密阀、料斗翻板、下密阀、料流阀的顺序开关来实现高炉的正常下料，通过控制α、β、γ来实现高炉布料。

根据高炉上料系统的工艺要求，综合考虑控制的可靠性及实用性，其设计方案如下。

高炉上料自动控制系统由一套冗余PLC及三个远程I/O站组成。CPU机头及高炉炉顶I/O位于高炉主控楼PLC室，CPU、电源模块及通讯模块采用冗余方式。炉顶远程I/O主要控制炉顶设备及布料器、探尺等炉顶设备。槽下设备远程I/O站位于矿槽主控楼，主要控制槽下配料设备以及槽下液压站设备。卷扬远程I/O站位于卷扬液压站，主要控制炉顶液压站及与卷扬西门子300PLC的硬连接控制。矿槽除尘远程I/O站，主要控制矿槽除尘风机、仓壁振动器及刮板机等除尘系统设备。

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高炉炼铁设备的操作与维护

作者：张斌

来源：《商品与质量·学术观察》2012年第12期

摘要：高炉是炼铁的专用设备。虽然近代技术研究了直接还原、熔融技术还原等冶炼工艺，但它们都不能取代高炉，高炉生产是目前获得大量生铁的主要手段。高炉生产是可持续的，他的一代寿命从开炉到大修的工作日一般为7—8年，有的已达到十年或十年以上。高炉炼铁具有规模大、效率高、成本低等诸多优势，随着技术的发展，高炉正朝着大型化、高效化和自动化迈进。

关键词：高炉设备 清洗系统 除尘系统

近代来高炉向大型化发方向发展，目前世界上已有数座5000立方米以上容积的高炉在生产。我过也已经有4300立方米的高炉投入生产，日产生铁万吨以上，日消耗矿石等近2万吨，焦炭等燃料5千吨。这样每天有数万吨的原、燃料运进和产品输出，还需要消耗大量的水、风、电气，生产规模及吞吐量如此之大，是其他企业不可比拟的。

一、炉前操作的任务

1、利用开口机、泥炮、堵渣机等专用设备和各种工具，按规定的时间分别打开渣、铁口，放出渣、铁，并经渣铁沟分别流人渣、铁罐内，渣铁出完后封堵渣、铁口，以保证高炉生产的连续进行。

2.完成渣、铁口和各种炉前专用设备的维护工作。

3、制作和修补撇渣器、出铁主沟及渣、铁沟。

4、更换风、渣口等冷却设备及清理渣铁运输线等一系列与出渣出铁相关的工作。

5、高炉冶炼工艺——高炉基本操作 ：

高炉炉况稳定顺行：一般是指炉内的炉料下降与煤气流上升均匀，炉温稳定充沛，生铁合格，高产低耗。

操作制度：根据高炉具体条件（如高炉炉型、设备水平、原料条件、生产计划及品种指标要求）制定的高炉操作准则。

高炉基本操作制度：装料制度、送风制度、炉缸热制度和造渣制度。