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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。
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。
略钢1#高炉上料系统增容改造实践通过对略钢炼铁分厂1#高炉上料系统料车卷扬、料车料斗、气动闸门称量斗、自动化控制系统等的改造，上料速度由原来每小时上6.4批料提高到8.3批料，上料速度大大提高，解决了1#高炉上料速度慢的问题，消除了低料线给高炉造成的影响。
标签：高炉；上料速度；料线1 前言略钢炼铁1#高炉容积400m3，于2008年6月12日建成投运，是在原150m3高炉的基础上改扩建而成，上料系统改造也是在原料仓基础上增加了四个东西烧结矿仓，斜桥双料车上料。
根据当时原燃料水平，1#高炉设计利用系数2.80t/m3.d，每天所需烧结矿约2200t，料速按平均6.4批/小时设计，矿批重15t左右，称量斗和料车容积均为2.8m3。
近几年，通过实施精料方针，狠抓原燃料管理，1#高炉得到强化，炉况稳定性得到提高，产量大幅增长，利用系数超过2.90t/m3.d。
高炉强化后常因一些设备小故障或打扫料坑卫生导致慢风操作，上料速度慢的问题成为高炉强化冶炼的瓶颈。
2 1#高炉上料系统存在的问题2.1 称量斗、料车容积小。
1#高炉称量斗和料车容积为2.8m3，每一车只能上矿5.4t，每车料上焦炭1.7t。
每批料为14.2t，每小时上6.4批料，每小时也就35车料，即每小时只能上90.8t，每天最多只能上2181t，这样的运力远远不能满足1#高炉的生产。
2.2 装料速度慢。
从料车到料坑的信号到位后发指令，称量斗的电液动推杆启动，到称量斗全开，这个过程需要6~7秒，放完料延时5秒后到称量斗阀门关上，整个过程约需42秒。
2.3 料车在斜桥上运行速度慢。
料车从装满料后启动，经过一级加速、二级加速和高速运行后，再到二级减速、一级减速运动，再到停车倒料，完成这个过程大约52秒时间。
料车运行时间长，无法做到快速赶料线。
2.4 1#炉槽下由于受地理环境影响，8#皮带中心距19米，而9#中心距45米，上料速度快慢不一样，程序上只能以9#皮带运行时间来设定。
高炉上料系统施工方案1 引言高炉上料系统是高炉炼铁的关键环节之一，直接影响到生产效率和产品质量。
本文档旨在提供一个高炉上料系统施工方案，包括系统的设计、安装、调试等方面的内容。
2 系统设计2.1 系统功能高炉上料系统的主要功能包括原料的输送与配比、料斗的卸料、输送线的控制和监测等。
具体功能如下： - 原料配比：根据高炉冶炼工艺要求，将不同种类和比例的原料按照要求进行配比。
- 料斗卸料：将配制好的原料从料斗中卸下，并送入相应的输送线。
- 输送线控制：控制输送线的启停、速度调节等，确保原料的顺利输送。
- 监测：对原料的流量、温度、湿度等进行监测，以便及时调整系统参数。
2.2 系统组成高炉上料系统主要由以下几个部分组成： - 天车：用于将原料从存料仓库中取出，运送到指定的料斗。
- 料斗：用于存放原料，并通过卸料口将原料送入输送线。
- 输送线：用于将原料从料斗中输送到高炉的上料口。
- 控制系统：包括PLC控制、传感器监测和人机界面等，用于控制和监测整个系统的运行。
3 施工过程3.1 前期准备在施工之前，需要进行一系列的前期准备工作，包括： - 设计方案：根据高炉的工艺要求和现场情况，制定高炉上料系统的设计方案。
- 采购原材料和设备：根据设计方案，采购所需的原材料和设备。
- 组织人员：安排项目经理、施工人员和监理人员等，确保施工过程的顺利进行。
3.2 安装和调试安装和调试是高炉上料系统施工的关键环节，包括以下步骤： - 天车安装：将天车安装在指定位置，并进行调试，确保其正常运行。
- 料斗安装：将料斗安装在指定位置，并与天车和输送线连接，进行调试。
- 输送线安装：将输送线安装在指定位置，并与料斗和高炉上料口连接，进行调试。
- 控制系统安装：安装PLC控制器、传感器和人机界面，进行调试和联动测试。
3.3 系统验收在施工完成后，进行系统验收是必不可少的步骤。
验收过程中需要完成以下内容： - 系统功能测试：对高炉上料系统的各项功能进行测试，检查其是否满足设计要求。
高炉上料系统设备故障分析及改进摘要：高炉在日常工业生产过程当中，发挥了十分重要的作用，但是高炉的上料系统具有寿命短，容易出现故障等一系列特征。
而且高炉的上料系统在运行过程当中经常受到物料的磨损容易出现故障。
针对这种现象的发生，本文将具体分析高炉上料系统设备运行过程当中产生故障的原因，并在此基础上针对这些故障产生的原因，提出一些相对应的改进措施。
关键词：上料系统；故障分析；改进1、前言本文将介绍高炉上料系统设备故障出现的原因，并就故障出现的原因进行分析，以此提出相对应的改进措施。
在明确高炉上料系统设备出现故障的原因之前，应该先了解高炉上料的结构。
本文将重点介绍高炉上料系统的组成以及高炉上料系统过程当中所要运输的物料对于上料系统造成的影响，并分别不同的角度来分析这些故障出现的原因，希望可以有效的改进设备当中的故障。
2、高炉上料系统的概述在明确高炉上料系统设备出现的故障之前，应该先了解高炉上料系统是什么。
首先，高炉上料系统从性质上来说可以将其判定为是一种运输方式。
但是这种运输方式不同于运输人的交通运输工具，因为高炉上料系统所运输的材料大多数都是一些经过预处理的铁矿石，焦炭以及一些工业上需要用到的辅助原料，所以从运输对象来说，高炉上料系统和一般的运输工具不同。
其次，高炉上料系统运输过程存在一个非常明显的特点，该特点可以概括为运输规模大，运输节律性较强。
因为高炉上料系统运输的都是一些铁矿石，焦炭以及工业辅助原料，所以在运输过程当中，这些物料大多数情况下都来自一些炼焦厂，烧结厂以及原料厂[1]。
所以在运输这些物料的过程当中，高炉上料系统大多数情况下会选择用火车运输或者皮带运输。
但是在皮带运输的过程当中，一定要注意选择好皮带尺寸，否则容易发生皮带跑偏的现象，而一旦运输过程当中发生跑偏现象，就会使得所要用到的工业物料遭到一定程度的损坏，这样不利于后期对于工业物料的储存。
3、运输系统出现故障的原因通过前文的介绍，对高炉上料系统有的更加全面的认识。
本文介绍了莱钢1#1000m高炉矿槽炉顶上料系统的工艺流程，施耐德公司昆腾系列PLC控制系统的特点、硬件组态及软件功能，并详细介绍了该PLC控制系统的主要控制功能。
Abstract：This paper mainly discuss the process control system of feeding system for blast furnace based on Schneider TSX Quantum series PLC. Configuration software Concept2.6 are adopted to monitor and manage process data. The whole system well satisfies the technical requiments for control.关键词：PLC；自动控制；上料系统；昆腾Key words：PLC；automation；feeding system；Quantum1、概述莱钢1#1000m高炉2005年投产，矿槽炉顶上料系统设计采用施耐德公司昆腾系列PLC，该控制系统实现了对矿石、球团、烧结、焦碳等原料的自动称量，并完成称量误差的自动补偿；实现了炉顶各阀门的顺序自动开关，α、β、γ的角度自动设定以及其他相关辅助设备的自动控制；实现了对高炉矿槽炉顶上料系统的数据采集、数据显示与数据控制。
该系统投运以来，运行稳定，效果良好。
2、高炉矿槽炉顶上料系统工艺流程简述2.1 槽上控制工艺流程：高炉槽上设计13个料仓，4个烧结矿仓(3#、4#、5#、6#)，2个焦炭仓（7#，8#），3个球团仓（9#、10#、11#），2个杂矿仓（1#、2#），1个焦丁仓。
槽上有3条打料皮带机，每条皮带机对应一辆卸料小车，采用卸料小车可以将胶带机输送的原料卸至不同的料仓，当采用卸料小车进行卸料时，卸料小车先开至所选择的料仓上方，然后启动胶带机，原料就经卸料小车卸到小车下方的料仓内。
中小型高炉上料系统的电气调试方法摘要：针对高炉中采用新电气设备的特点，对目前常见高炉上料系统的电气调试指出了调试的操作要点。
适用新建或扩建的钢铁企业中高炉上料系统电气调试。
关键词：高炉上料系统电气调试施工工艺及方法中图分类号： tu96+3 文献标识码： a 文章编号：1. 前言钢铁企业中小型高炉的上料系统，是高炉生产中的关键设备，上料系统电气调试的工程质量则是今后高炉能否正常运行的基本保证。
近年来，随着科学技术的发展，高炉上料系统的设计施工也大量使用各种新工艺、新材料。
我们在多年工作实践中，总结出了中小型高炉的上料系统电气调试的施工工艺及方法，并在实践中多次使用，使工程的进度、质量、效益得到了明显提高。
2.操作要点2.1高炉上料系统的电气调试2.1.1 一般检查1)系统内各信号显示装置、报警装置、继电保护装置均经模拟试验确认其工作（动作）正确可靠。
2)各操作开关动作灵活可靠，行程开关经模拟试验确认其设定值、工作可靠，行程控制器和主命令控制器可按以下要求检查：凸轮式可调行程开关轴接手的连接应牢靠，不得有任何窜动，它与机械传动轴之间的传动比应合乎要求；触头摇臂与卡档应保证在轴上灵活转动，打开迅速准确；在回转过程中，凸块不得与卡档相碰，断路凸块与闭路凸块的排列应符合要求。
3)会同工艺、机械方面确认系统中各检测器的安装位准确无误。
2.1.2 高炉可编程序控制系统的调试1)对上料系统的可编程序控制器的基本功能逐一进行检查，确认其工作准确可靠，其性能符合产品资料要求。
2)将编制好的程序输入到可编程序控制器内，通过显示装置逐条检查内存的内容，应与设计图纸一致，并与生产工艺要求相符。
用模拟信号确认逻辑线路硬件组合功能应与设计要求完全相符。
3)系统控制过程经模拟检查、确认、应符合生产工艺要求：a在各自控仪表信号输入端口，按生产工艺流程加入相应的模拟动作信号(开关量)和电压、气流、压力、料位等模拟信号(数字量或模拟量)，程序控制器的控制程序均能按工艺要求准确运行；b检查各种运行方式和联锁动作，确认其正确性与可靠性；c检查各输出端口的输入量值和相互间的时间关系，确认其正确性与可靠性。
Science &Technology Vision 科技视界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。
2控制系统的硬件配置整个上料系统包括一套冗余PLC 系统和三个远程I/O 站。
