PLC在韶钢五号高炉上料系统的应用

PL C在韶钢五号高炉上料系统的应用邱义华1缪幼春1钟红君2(1．广东省韶钢集团有限公司炼铁厂，广东韶关512123；2．韶关广播电视大学，广东韶关512026)摘要本文着重介绍西门子PLC在高炉上料系统中自动控制的设计、工作原理及应用。

关键词：料制；料车；高炉；上料卷扬T he A ppl i ca t i on of PL C i n Si s g on t he5‘h B l a st Fur nace Feedi ng Sys t emQ i,Y i hual M i a o Y ouchunl Zhong H ong]un2(1．S haoguan S t ee l I r onw or ks G r oup C o．，L t d，Shaog uan，G uangdong512123；2．R a di o and T V U ni vers i t y i n Shao guan，Shaoguan，G uangd ong512026)A bs t r a ct T hi s ar t i cl e f ocus es on S i em ens P LC i n t he bl as t f ur nace on t he f eed i ng s ys t em i n t he desi gn of t he cont r ol t h eor y，an d i ts s uper i ori t y i n t he aut om at i c c ont r ol of t he m at er i al on t he s ucces s f ul appl i cat i on．K ey w or ds：st u f f s ys t em：s ki p；bl as t f ur nac e；w i ndl assl引言广东省韶钢炼铁厂五号高炉是350m3的高炉，于2000年9月建成并投产。

本炉采用了西门子PLC 自动化控制技术，现已顺利投入运行了8年。

2系统组成五号高炉350m3高炉自动化控制系统包括上料卷扬、高炉本体、布袋除尘与热风炉其三个子系统。

整个自控系统中，上料卷扬是关键，其配料的精度，拉料的快慢良接影响着高炉的生产指标。

2．1自动化系统组成高炉自动化控制系统的软件包括：W i ndow s N T 操作系统、I nt el l ut i on FI X7．0监控软件、S TE P7西门子编程软件。

其网络结构如图l所示。

J：作站1．程蛳站上f{站图1网络结构图66f辔1技攥2008年第”期五号高炉自动化控制系统的硬件包括：由S I M A T I C400C P U和s7．300I／O模板构成一个工作站，用于上料卷扬和高炉本体的控制与检测；由SI M A T I C300C P U和s7．300I／O模板构成另一工作站，用于热风炉和布袋除尘的控制与检测。

这两个I：作站还包括数量不等的电源模块和E T200通信模板，系统共用4套研华工业微机、3个两门子C P5613网卡、一个以太网卡。

所有输出(除模拟屏部分状态显示外)都采用中间继电器隔离，强、弱电分开，使系统更加安伞町靠。

上位机与PL C之间采用串行通信完成数据交换，在陔系统设计中，采J蚪j灵活的手动／自动切换功能。

系统选用以下模板：电源模板，C P U模板，模拟量输入模板，开关量输入模板，开关量输出模板。

其系统如图2。

图2系统图上料卷扬、高炉本体、热风炉和布袋除尘这3个系统通过西『j子C P U的M PI／D P接口、三套工业微机的网卡C P5613串成一个M PI 网。

工作站的子站问是通过E T200相连而成的Prof i bus．D P网，高炉值班室设有一工程师站，工程师站与另一台操作微机通过以太网卡相连构成以太网。

工程师可以根据实时曲线和历史曲线及相应生产指标之间的规律，确定苇要参数区域，进行T艺分析判断，高效地得到技术分析结果，以便寻求到高炉生产过程工艺参数的最佳范围和各参数间的最佳组合，从而最大限度地挖掘高炉潜力，不断改善技术经济指标。

2．2槽下设备简要介绍槽下设备结构图如图3所示。

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l曝掣图3槽下设备结构图如图3所示，槽下设备由l条主皮带A，2条返矿小皮带B、C，10个料仓，两个料坑组成，其中l撑～5群是烧结仓，9群、10撑足焦炭仓，8撑足熔剂仓，6群是球团仓，7撑是生矿仓，每个料仓对应一个震筛，9群、10#料仓在东西料坑上方，10台配料秤分别装在10个料仓，东、西两个中间称斗装在料坑口上方。

3上料系统要求及编程方案3．1上料工艺要求秤斗根据人工设定值备好料，按指定的放料顺序(料制)把料放垒料车，然后送至高炉。

料制如表1所示。

上料时按照大循环循环上料：料制1一料制2_料制l一料制l一料制2一料制……。

料制1对应矿、矿、焦、焦料种及顺序小变，料制2对应焦、焦、矿、矿料种及顺序不变。

根据生产需求，第x料批可任选料制X，矿、焦选仓号时，只要料种对应也可任选。

3．2料制运行编程方案由表l上可以看出要想实现大循环的循环上料需要做以下工作：判断是第几料批，是料制几，是仓号几，在PL C里建一D B l块见表2。

表1料制表大循环第l料批第2料批第3料批料{；!l料制2料{’耐3第l车第2车第3车第4车第1车第2车第3车第4车第i车第2牟第3车第4车矿焦焦焦焦对“柯“矿矿焦焦矿l#仓4群仓砰仓7拱仓7撑仓6存仓3撑仓2抖仓3撑仓4撑仓7撑仓6捍仓表2D B I块表A ddr e ss N am e Ty p e l ni t i al va l ue C o m m en t00S TR U C T+O．O S TA TO J N T O料批号(第几料批)+lO．O1l r N T l fI FI X输入数值料制l第1车对应仓号+12．O12I N T料制l第2车对应仓号+14．O3玎qT料制一!—箜3车对应仓复——+16．O14nq T料制l第4车对应仓号+18．O+20．02l I N T由FI X输入数值料制2第1车对应仓号+22．022I N T料制2第2车对庸仓号+24．023I N T料制2第3车对应仓号+26．024I N T料制2第4车对应仓号+28．O+30．0P1n、丁T由FI X输入数值第1料批对应料制号+32．0P2f N T第2料批对应料制号+34．0P3I N T第3料批对麻料制号+36．0P4I N T第4料批对席料制号2008l gJ l A I11期电'技燕I 67至此建一闭区间功能块FC l即：M I N <_I N0<M A X，再建一功能块FC2。

3．3配料补偿方案为了保证上料的精确性，上料时必须把料量误差降低到最小，配料误差通常r f l以下两个因素产生：其一，称量斗放完料后边角挂料，放小干净；其二，振动筛的同有余振。

要尽可能地消除误差，这就涉及到补偿的问题了。

补偿模型的建立与下列几个量值有关：(1)振动筛停I}：振动后，计算机采集到的料满后的称量值为满债Q M。

(2)计算机发出料空信号，称量斗门关好后采集到的称量值为窄值Q K。

(3)人工设定的每斗的蓖鼍值为设定伉么。

(4)根据误差，经过功能块的汁算得到补偿后的称量值为摔制值Q c。

(5)从发出停皮带或停筛信号到皮带或振筛停止振动，这段时问内的振料母为提前最Q r。

(6)实际由皮带、小1i送入炉内的量值为入炉量绋。

由以上定义叮知∑g∑G r]Q f—Q一百+百l；Q—Q(行一1)l(厅>1)G—Q(刀>1)新控制值的计算需要补偿余振的多余部分、积料产生的空值、前”次入炉量与即次人上设定值累计的差值，则控制值=设定值一提前量+空值一(刀次入炉量一n次设定值累计量)刚g=Q0一Q Q=瓯一g由于提前量、空值为随机量，所以采用算术平均值町以把误差降到最小。

但在实际成用中考虑到内存的容量，所以只取上次的提前量和空值。

程序流程见图4。

4画面功能4．1监视画面主要显示高炉上料时的各种实时数据和现场设备状态，例如：东／西矿称量值、东／四焦炭称量值、东／两矿皮带状态、东／两返矿皮带状态、东／西焦碎焦皮带状态、料仓振动筛状态、称量斗空／满状态、中间罐、受料斗状态、均压阀和放散阀状态及布料器状态等；显示批次及车次、料车位置、探尺位置；显示各种报警信息，例如缺料报警、超料报警、存料报警、电子秤报警、均压阀报警、放散阀报警、皮带报警、68I电l i l技戒2008．g11期闸门报警、料辱i报警，炉顶液压站报警等，以便能指导操作人员及时处理报警故障点，监视i I i I i面如图5。

图4程序流程图图5监视四面4．2设定值画面完成料单设定功能，同时可进行料批间自由组合，小料批循环备料功能；可完成零点自动变料操作及手动／自动切换功能，并将料单传送到P LC进行备料、上料操作。

4．3料单设定画面完成矿及焦炭加入量的设定，并显示目前料仓中实际所装的矿种。

设定值为每车所装料种重量，操作人员根据现有料仓中实际矿种输入每种料设定值，并将数据传递到P LC中，设定画面如图6。

图6料单设定画面4．4料种设定画面完成矿与料仓的对应关系。

操作人员输入每种矿种的代码，自动转换为实际矿种并显示出来，料种设定画面如图7。

图7料种设定画面4．5报警画面显示处于报警状态的控制点。

5结论与5群高炉以往的自动控制系统相比，本系统具有以下特点：系统性能可靠，抗干扰能力强；人机对话方便直观、排料简单、上料速度快；称量补偿准确，称量补偿误差小于l％；软件修改方便；监视系统完善、报警功能齐全；炉况稳定，明碌提高了高炉的利用系数。

自投运九年以来，五号高炉在生产正常的情况下，每小时的上料速度可达到10批，由于其配料速度与配料精度的提高，相比同等类型的高炉，利用系数高出0．2左右，收到了可观的经济效益。

参考文献【l】S I M A TI C．ST EP7可编程控制器用户手册[z】．【2】邱公伟．叮编程控制器网络通信及应朋【M】．北京：清华大学出版社，2000．作者简介邱义华(1979．)，男，本科，主要研究领域为计算机网络安全，数据加密。

钟红君(1970．)，男，硕士，主要研究领域为计算机网络安全。

数据加密。

2008王gg11期qt m l H魂tI69。