高炉上料控制系统

基于PLC控制的高炉自动化上料系统的应用与分析随着工业的发展，高炉已经成为钢铁企业不可或缺的设备之一。

钢铁行业是国家经济的重要支柱产业，高炉的运行对于钢铁生产起着至关重要的作用。

传统的高炉上料方式存在一些问题，如运行效率低、操作风险大、能耗较高等。

如何实现高炉自动化上料成为了一个热门话题。

基于PLC控制的高炉自动化上料系统应运而生，它可以提高高炉上料的效率、降低操作风险、减少能源消耗，受到了广泛的关注和应用。

1. 高炉自动化上料系统的应用高炉自动化上料系统是基于PLC控制技术的一种新型自动化系统，它通过精确控制上料过程中的各个参数，实现了自动计量、自动送料、自动维护等功能。

在实际应用中，高炉自动化上料系统可以分为以下几个部分：1.1 PLC控制系统PLC控制系统是整个高炉自动化上料系统的核心部分，它可以通过编程实现对系统的自动控制。

PLC控制系统不仅具有高稳定性和可靠性，而且具有很强的抗干扰能力和自适应能力。

通过对PLC控制系统的良好设计和参数调整，可以使高炉自动化上料系统实现高效稳定的运行。

1.2 送料装置送料装置是高炉自动化上料系统中的一个重要组成部分，它通常由送料机、皮带输送机、料仓等设备组成。

送料机通过PLC控制系统实现对上料速度、连续送料、料流稳定等精确控制，实现对高炉的自动上料。

计量装置是保证高炉上料质量的关键部分，它通过PLC控制系统实现对上料的精确计量。

计量装置可以根据高炉的实际情况进行调整，确保上料量达到要求，并且可以实现对不同原料的准确计量，从而保证了高炉的正常运行。

监测装置是对高炉自动化上料系统进行实时监测和数据采集的装置。

通过PLC控制系统实现对设备的工作状态、上料量、物料变化等参数的实时监测，并将监测数据传输给上位机进行处理和分析，能够对高炉的运行状态进行实时监控，以及进行远程故障诊断和维护，保证了高炉自动化上料系统的安全稳定运行。

相比传统的高炉上料方式，基于PLC控制的高炉自动化上料系统具有以下几个优势： 2.1 提高了高炉的上料效率传统的高炉上料方式通常需要人工操作，操作繁琐、效率低下，而且容易出现误差。

高炉上料系统常见故障处理及其工作原理理论部分一、关于强电超极限：１、什么是强电超极限？左右料车炉顶的行程极限停车位置所对应在的强电工作主令控制器上的开关点２、其在料车控制中起什么作用？左右料车在上行至炉顶时的极限停车位置，确保料车运行安全。

３、为什么要设置料车强电超极限保护？料车上行到炉顶时其前轮不能悬空，否则料车将被钢丝绳悬挂起来，当炉顶料车在下行时可能会因前轮下落位置不在料车轨道上导致料车翻车。

为确保料车不翻车，在料车控制电气回路上设置了如料车在到达超极限位置时立即切断料车动力电源（料车跳闸），使料车立即停车。

1#高炉强电超极限采用两点串联以提高可靠性。

４、强电超极限常见故障现象的原因及处理办法：故障现象：料车跳闸，合不上闸。

处理办法：①、此时可判断为料车超极限工作点断开了。

应立即将料车打入手动状态，到炉顶检查料车的实际位置，如未发现异常，立即用试电笔检查相对应在炉顶的料车（左车或右车）强电主令控制器侧的强电超极限点两点均应闭合。

（同时检查弱电主令料车到顶点、强电主令料车工作极限点均应断开，如均未断开，说明本次料车跳闸就是由于强、弱电工作限位未断开造成料车跳闸。

也可能是料车弱电到顶工作极限和强电到顶工作极限均相近但和强电超极限点调试距离过近，造成强电超极限点提前误动作）。

②、快速检查法：发现跳闸，立即将料车打入手动状态，按下（保持）相应料车超极限解除按钮，另一人去进行料车合闸，如能合上，立即按第①条处理。

此时，不允许按下（保持）相应料车超极限解除按钮强制料车上行。

警告：十分钟内料车合闸次数不允许超过三次，否则将造成料车变频器损坏。

③、如经过上述①或②条检查操作还合不上闸，立即电话通知电工。

二、关于强电工作极限：１、什么是强电工作极限？料车在手动状态下在炉顶（倒料或不倒料）的正常停车位置所对应的在强电主令控制器上的开关点。

（此点应在强电超极限点前200～300毫米料车行程距离），２、其在料车控制中起什么作用？此工作极限在弱电工作极限后（150～200毫米料车行程距离），当料车在自动状态下，如果料车弱电工作极限未能断开（将造成PLC无到顶信号，料车不动）ＰＬＣ未能采集到料车到位信号，强电工作极限点将使料车停止运行，确保料车运行安全。

高炉上料自动控制系统中几个关键环节的设计摘要：高炉上料过程必须做到及时、准确，操作灵活，靠人工操作已不能满足生产需要，自控系统成为高炉生产中不可缺少的环节，因此，必须高度重视高炉自控系统的设计工作。

关键词：自控系统；布线；配料；环形布料；定点布料；扇形布料；料制参数abstract: the blast furnace process must be done timely, accurate, flexible operation, can no longer rely on manual operations to meet production needs, the automatic control system to become an indispensable component in the blast furnace production, therefore, we must attach great importance to the design of the blast furnace automation system.key words: automatic control system; wiring; ingredients; circular fabric; the sentinel fabric; fan-shaped cloth; material system parameters中图分类号：tb486+.3文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012）高炉上料是炼铁生产中非常重要的环节，是衔接上、下游生产工序的纽带，且控制工艺复杂，实时性要求高，一旦出现问题，将给炼铁生产造成严重影响，甚至休风停产。

因此，必须设计好高炉上料系统的自动控制方案，并且结合生产工艺，优化控制细节。

下面针对中小型高炉常见的上料控制工艺进行分析，对一些细节问题进行阐述，以供设计人员参考。

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。

1 PLC 概述PLC 的全称是可编程逻辑控制器，该控制器的存储器可以编程，所以能够用来存储内部程序、完成算术操作、执行逻辑运算以及进行定时、顺序控制等指令，且还能通过模拟控制或是数字控制实现对生产过程或是机械的科学化控制。

正是因为PLC 具有多种功能，所以其应用优势也比较突出：第一，使用方便。

在应用PLC 时，编程工作仅需采用逻辑图、梯形图以及语句表等较为简单明了的编程语言即可，无需应用计算机知识，所以系统开发不需要较多的时间，加之现场调试比较容易进行，能够实现程序的在线修改，所以具有极高的应用价值；第二，功能较强。

即便是一台小型的PLC，其内也包含了上千个编程元件，所以可以轻易的实现控制功能，较之同功能的继电器，PLC 具有明显的性价比，并且PLC 还能通过通信联网进而实现分散控制，对于集中管理而言就更为重要；第三，适应性强。

现如今，随着PLC 技术的发展，PLC 产品已经实现了系列化、标准化以及模块化，所以有品种齐全的PLC 软硬件装置可供用户选择使用，用户也能够根据这些产品的不同性能，自由灵活的进行系统配置，完成对系统功能与规模的重构，加之PLC 安装也很方便，只需用接线端子连接即可，所以受到了广大用户的青睐；第四，可靠性强。

可靠性主要体现在抗干扰层面，以往用继电器实现对系统的控制，需要使用大量的时间继电器与中间继电器，容易因触电接触不良而出现系统故障，在用PLC 替代继电器后，时间继电器与中间继电器也被软件取代，仅需保留与输入、输出有关联的硬件元件[1]，因触电接触不良而出现系统故障的现象将会大幅度减少；第五，维修方便。

PLC 出现故障的几率比较小，并且PLC 还自带有显示功能与自我诊断功能，当PLC 出现故障时，维修人员可以根据编程器所提供的信息，快速定位故障部位，查明故障原因，及时的采取措施予以排除。

2 工艺流程所谓高炉上料系统，主要是指将槽下准备好的材料，通过相应的设备供应到炉顶，进而在装入炉内的全部过程如图1所示。

摘要在高炉冶炼中，各种原料如焦碳、烧结矿、球团矿和石灰石等以一定比例经过准确称量后，经皮带运输到上料小车，再由上料小车送至高炉内。

传统的钢厂配料控制系统设备陈旧、精度低，不仅造成原材料的浪费，更为严重的是导致许多工程质量不合格，因此需要一种高精度动态配料控制系统。

本设计是基于PLC控制、组态软件监控显示、变频器调速的高炉配料自动控制系统，而系统以PLC控制为核心。

本设计为4种原料的配料系统，PLC、变频器分别为西门子公司的S7-300、 M440。

投料系统的交流传动利用西门子公司的6SE70矢量型变频器和PLC结合来实现。

PLC程序的开发以西门子公司的Step7作为软件平台，采用了面向对象的程序设计技术，模块化的设计，从而使系统具有良好的可移植性和可维护性。

在系统中，通过上位机的控制界面设置配料的参数输出到PLC，然后通过PLC自动控制协调各阀门的开关和变频器的输出变化对配料过程进行控制，称量斗上的传感器通过变送器将重量信号送回到PLC，以达到闭环系统对给料的种类和速度的控制，并且对配料过程进行数据记录，使配料过程有数可依，便于管理。

关键词：自动配料，变频调速，自动补偿，可编程控制器S7-300引言研究背景随着课程的进度，我们开始了学业的最后部分——毕业设计。

经过了四年时间的学习，在老师的教导下，我们已经具备了一定基础，为了能够将所学联系起来，较好的应用到生产当中去,我们就需要在毕业设计中好好的锻炼自己。

在毕业设计中，我选择了这样一个题目就是为了能较好的锻炼自己的应用能力以及分析问题、解决问题的能力。

本设计的题目为高炉上料PLC控制系统，为工程类项目，是高炉冶炼中的一部分。

在高炉冶炼中，为了能高质量地进行冶炼，需要将各种原料按照一定的重量和比例准确地添加到高炉中。

传统的钢厂配料控制系统设备陈旧、精度低，不仅造成原材料的浪费，更为严重的是导致许多工程质量不合格，因此需要一种高精度动态配料控制系统。

槽下配料上料电脑操作系统使用说明书1. 概述本系统实现了槽下14个振动筛、4个给料机、14个称量斗门、6条皮带、14个除尘闸门、1个上料卷扬的画面上的手自动操作。

具有手动时灵活、可靠和自动时运行稳定的特点。

槽下分为两部分进行控制，从给料机到中间斗为备料流程，从中间斗到炉顶为上料流程。

见下图。

2.基本操作2.1. 单台设备的操作2.1.1. 给料机和振动筛的操作▲自动状态时设备被程序所控制，按照连锁条件运行。

当切换到手动时设备由操作窗口内的“启动”，“停止”按钮来控制▲连锁状态选择，设备连锁时会对流程前后的设备的运行状态有影响，如振动筛不运行，给料机不能运行；皮带机不运行，振动筛不能运行；称量斗非空，振动筛不能运行；⏹手动状态下解锁时一定要考虑周全，以应对非正常情况。

⏹自动状态下不允许切换到解锁。

▲起停操作。

左键单击相应按钮，便可以在手动时操作设备。

自动时无效。

▲状态显示。

⏹PC控制方式。

方框显示绿色表示现场操作箱上切换到远程操作，否则为就地。

⏹自动状态。

方框显示绿色表示设备切换到远程且自动状态。

⏹故障状态。

方框显示黄色表示设备的电气回路出现故障且设备停机。

⏹电源状态。

方框显示绿色表示⏹运行状态。

方框显示红色表示设备处于停止状态，方框显示绿色表示设备处于运行状态。

2.1.2.称量斗门的操作▲自动状态选择⏹自动状态选择时设备被程序所控制，按照连锁条件运行。

当切换到手动时设备由操作窗口内的“启动”，“停止”按钮来控制▲连锁状态选择⏹设备连锁时会对流程前后的设备的运行状态有影响，如皮带机不运行，斗门不能关闭，称量斗非满，则斗门不能打开。

⏹手动状态下解锁时一定要考虑周全，以应对非正常情况。

⏹自动状态下不允许切换到解锁。

▲开关操作按钮⏹左键单击相应按钮，便可以在手动时操作设备。

自动时无效。

▲回路状态显示。

⏹PC控制方式。

方框显示绿色表示现场操作箱上切换到远程操作，否则为就地。

⏹自动状态。

方框显示绿色表示设备切换到远程且自动状态。