王 迪，趙東輝

（首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司設(shè)計(jì)規(guī)劃院，山西 長(zhǎng)治 046031）

1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想及操作方式

長(zhǎng)鋼富庶公司錳鐵高爐電氣自動(dòng)化系統(tǒng)是結(jié)合本公司多年來(lái)對(duì)煉鐵自動(dòng)化的施工經(jīng)驗(yàn)，本著既安全、可靠、經(jīng)濟(jì)又先進(jìn)、實(shí)用的設(shè)計(jì)原則，采用集中管理、分散控制的設(shè)計(jì)思想。取消了傳統(tǒng)的操作臺(tái)箱，用兩臺(tái)研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)結(jié)合一套SIEMENS S7-315PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制?，F(xiàn)場(chǎng)所有數(shù)字量信號(hào)均通過(guò)AC220模塊進(jìn)入到PLC系統(tǒng)，所有儀表信號(hào)均通過(guò)模擬量模塊接入到PLC系統(tǒng)（取消了所有二次顯示儀表），用上位機(jī)完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作與動(dòng)態(tài)反饋。正常情況下，本系統(tǒng)通過(guò)PLC在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制；設(shè)備調(diào)試和維護(hù)時(shí)，可通過(guò)PLC在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)手動(dòng)連鎖控制；緊急情況下通過(guò)PLC在計(jì)算機(jī)上實(shí)施緊急手動(dòng)操作。這幾種操作方式通過(guò)計(jì)算機(jī)上的授權(quán)密碼進(jìn)行切換。

2 系統(tǒng)組成及功能簡(jiǎn)介

本高爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)完全采用SIEMENS自動(dòng)化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全部工藝設(shè)備自動(dòng)控制。系統(tǒng)在礦槽操作室和爐長(zhǎng)值班室各設(shè)1操作站和PLC柜，各操作站和PLC柜之間通過(guò)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus-DP連接，分布式ET-200遠(yuǎn)程從站安裝在PLC柜內(nèi)。系統(tǒng)配置見(jiàn)圖1。

圖1 自動(dòng)化系統(tǒng)配置圖

2.1 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)由以下控制單元組成：工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、CPU模板、電源模板、接口模板、開關(guān)量輸入輸出模板、模擬量輸入模板、STEP7組態(tài)編程軟件和SIEMENS440變頻器、稱重傳感器、傳統(tǒng)控制柜等。

兩個(gè)操作站，只要擁有工程師密碼，都可作為工程師站修改程序，但平時(shí)主要作為操作員站使用。用Wincc畫面組態(tài)監(jiān)控軟件的操作員站作為整個(gè)系統(tǒng)的人機(jī)操作界，通過(guò)PC工業(yè)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)控制的生產(chǎn)流程動(dòng)態(tài)畫面顯示、本站操作控制、相關(guān)站遠(yuǎn)程遙控、參數(shù)設(shè)定等功能，并具有歷史信息歸檔、工況報(bào)警、實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)、打印報(bào)表等功能。具體系統(tǒng)功能如下：

（1）顯示各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)和各種工藝參數(shù)，對(duì)配料制度進(jìn)行參數(shù)修改及對(duì)各種不同的礦種進(jìn)行稱重重量和礦種的設(shè)定?？稍诓煌瑫r(shí)候修改料單輸入，滿足各種不同的配料制度要求。

（2）完成自動(dòng)零點(diǎn)變料制和料批小循環(huán)功能。

（3）畫面顯示功能：①監(jiān)視畫面。主要顯示上料時(shí)的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)。例如：礦石稱量值、焦炭稱量值、運(yùn)礦皮帶狀態(tài)、運(yùn)焦皮帶狀態(tài)、振動(dòng)給料機(jī)狀態(tài)、稱量斗狀態(tài)、大小鐘狀態(tài)、均壓閥和放散閥狀態(tài)等；顯示批次及車資、料車位置、探尺位置；顯示各種報(bào)警信號(hào)，例如：缺料報(bào)警、超料報(bào)警、存料報(bào)警、電子稱報(bào)警、皮帶報(bào)警、閘門報(bào)警、料車報(bào)警等，以便能指導(dǎo)操作人員順利操作。②設(shè)定值畫面。完成料單設(shè)定功能，同時(shí)可進(jìn)行料批間自由組合，小料批配料功能；可完成零點(diǎn)自動(dòng)變料操作及手動(dòng)/自動(dòng)切換功能，并將料單傳送至PLC進(jìn)行備料、上料操作。③單設(shè)定畫面。完成多種礦及焦炭加入量的設(shè)定，并顯示目前10個(gè)料倉(cāng)中所裝的礦種。設(shè)定值為每車所裝料種重量，操作人員根據(jù)現(xiàn)有料單結(jié)合料倉(cāng)中實(shí)際礦種輸入每種料設(shè)定值，并將數(shù)據(jù)傳遞到PLC中。④種設(shè)定畫面。完成各種礦與10個(gè)料倉(cāng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。操作人員輸入每種礦種代碼，自動(dòng)轉(zhuǎn)換為實(shí)際礦種并顯示出來(lái)。⑤報(bào)警畫面。顯示處于報(bào)警狀態(tài)的控制點(diǎn)。

2.2 控制功能

礦槽操作室PLC柜由1臺(tái)SIMATIC S7-315PLC主站下掛2個(gè)ET-200M遠(yuǎn)控站組成。主要完成控制功能如下：

2.2.1 稱量自動(dòng)補(bǔ)償部分

高爐裝料采用電子稱稱量，并采用了稱量自動(dòng)補(bǔ)償環(huán)節(jié)，使裝入料稱量的準(zhǔn)確度大大提高對(duì)高爐順性，降低焦比大有好處。

2.2.2 槽下裝料部分

根據(jù)裝料程序該部分把裝入高爐的各種原料分別進(jìn)行過(guò)篩送進(jìn)稱量斗稱量。當(dāng)達(dá)到予滿點(diǎn)時(shí)停止送料，發(fā)滿點(diǎn)信號(hào)。啟動(dòng)稱斗下部輸送皮帶，開稱斗門。把稱好的原料運(yùn)送到地漏斗內(nèi)。待料車仃好在該地坑漏斗下部，開地坑漏斗門把料漏進(jìn)裝料車裝入高爐。槽下自動(dòng)化控制設(shè)備多，動(dòng)作頻繁輸送料種多。所以每個(gè)設(shè)備手動(dòng)操作（鼠標(biāo)）要加聯(lián)鎖并可設(shè)置事故開關(guān)。

2.2.3 裝料程序控制部分

該系統(tǒng)設(shè)置裝料指揮程序和清單打印顯示程序。具有設(shè)置周期程序和批料程序，計(jì)時(shí)功能。并編制了定時(shí)打印，隨機(jī)打印清單，槽下稱量補(bǔ)償清單及料單變更清單，來(lái)完整的記錄和顯示高爐自動(dòng)裝料的各種情況和有關(guān)數(shù)據(jù)，給生產(chǎn)管理部門提供所用資料。

2.2.4 主卷控制部分

用PLC控制MM440變頻器實(shí)現(xiàn)包括主卷?yè)P(yáng)邏輯控制和主卷?yè)P(yáng)電機(jī)控制兩部分。

由主卷料車運(yùn)行程序和主卷電機(jī)保護(hù)程序組成。具有控制主卷料車的啟停，運(yùn)行及保護(hù)主卷電機(jī)功能。

車準(zhǔn)備上行：料車到達(dá)底部后，經(jīng)過(guò)倒料延時(shí)，方可動(dòng)車。程序選出裝料種類后，開地坑漏斗門，漏斗由滿點(diǎn)到空點(diǎn)，即發(fā)出料車上行準(zhǔn)備信號(hào)。

車啟動(dòng)（上行）：地坑漏斗閘門關(guān)好，且鐘閥工作正常后，方可發(fā)出料車啟動(dòng)信號(hào)。

非程序空走時(shí)，不需要檢查鐘、閥系統(tǒng)，只要料坑漏斗閘門關(guān)好，即可啟動(dòng)料車。

程序控制上行及減速，使料車按規(guī)定速度曲線圖運(yùn)行。

手動(dòng)控制上行運(yùn)行時(shí)，料車速度曲線也起作用。

主卷?yè)P(yáng)電機(jī)保護(hù)程序具有下列功能：電機(jī)零壓保護(hù)；電機(jī)抱閘系統(tǒng)故障保護(hù)；電機(jī)過(guò)電流保護(hù)；料車超極限保護(hù)；料車鋼繩松馳保護(hù)。

上述故障若發(fā)生，保護(hù)系統(tǒng)將切斷主卷?yè)P(yáng)電機(jī)電路線路接觸器并報(bào)警。

2.2.5 爐頂大小鐘和布料控制部分

（1）布料器：工作分自動(dòng)手動(dòng)二種制度，自動(dòng)制即為正常聯(lián)機(jī)工作制度，可自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)定角度布料工作。即把每車料或每批料旋轉(zhuǎn)到選定的步長(zhǎng)角度裝入高爐內(nèi)。把布料方式輸入PLC，在滿足布料器旋轉(zhuǎn)條件時(shí)，布料器開始旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的步長(zhǎng)角度等于PLC存入的布料角度時(shí)，布料器停止旋轉(zhuǎn)，布料完畢。手動(dòng)制只用手動(dòng)開關(guān)（鼠標(biāo)）就可以把布料器旋轉(zhuǎn)到需要的角度。

（2）大料鐘、小料鐘：根據(jù)工藝要求自動(dòng)開關(guān)料鐘，把原料裝入高爐，PLC記入裝爐量。開關(guān)料鐘除與均壓閥聯(lián)鎖外還與主卷、布料、探尺、批料程序有著密切關(guān)系。手動(dòng)開大、小鐘需加聯(lián)鎖控制。

2.2.6 探尺部分

它的邏輯控制有自動(dòng)和手動(dòng)，自動(dòng)工作制有點(diǎn)測(cè)、連測(cè)，一般都是采用連測(cè)方式。在大鐘開啟關(guān)閉后，探尺放下至料面，隨料面下降而下降，把料線的深度送PLC寄存和顯示，發(fā)出料線和虧料信號(hào)。

爐長(zhǎng)值班室PLC柜由1個(gè)ET-200M遠(yuǎn)控站組成。主要采集高爐本體各種壓力、流量和溫度數(shù)據(jù)，并對(duì)高爐爐頂壓力進(jìn)行自動(dòng)控制，主要數(shù)據(jù)有高爐爐頂溫度、爐頂壓力、爐身冷卻壁溫度、爐缸溫度、爐基溫度、爐襯溫度、爐身靜壓力、冷卻壁進(jìn)水溫度及溫差、冷卻壁給水壓力和流量、爐底給水壓力和流量。除此之外，PLC系統(tǒng)還會(huì)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行高爐全差壓計(jì)算、高爐透氣性指數(shù)等重要參數(shù)計(jì)算。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所訴，采用計(jì)算機(jī)控制后可節(jié)省操作人員多名，加料卷?yè)P(yáng)可不再設(shè)立定員，可由其他工種代為對(duì)加料卷?yè)P(yáng)設(shè)備進(jìn)行巡視。同時(shí)因計(jì)算機(jī)的可靠性非常高，對(duì)維修人員的數(shù)量要求也相對(duì)少一些。