高炉矿焦混装入炉方法 PLC在高炉矿焦槽系统中的应用

　　摘要:介绍了重钢2500m3高炉矿焦槽自动化控制系统,主要的控制功能。 　　关键词:矿焦槽 自动控制系统 PLC 　　Abstractic:Automation control system of 2500m3 blast furnace at ChongQing Iron&Steel(Group)Co.Ltd. are introduced. Main control function
　　are described.
　　Key words: Blast Furnace ;Automation control system ;PLC
　　
　　1 概述
　　重庆钢铁集团在长寿新区新建2500m3高炉已于2009年12月23日顺利点火投产,该高炉在自动化控制系统方面充分吸收了国内、国外的先进经验,无论在控制系统的构成上,在控制功能上,还是在系统操作水平上,都处于当今世界先进水平。
　　随着重钢的发展及其生产装置规模的不断扩大,生产技术、工艺过程愈趋复杂,在生产流水线中应用一套技术先进、可靠性高、操作简便、维护性好的过程自动化系统,对于提高生产的质量和产量是必不可少的。随着可编程控制器功能的不断完善和发展,以PLC为主构成的自动控制系统已经成为主流,PLC(例如Siemens系列产品)应用于自动控制系统已得到广泛应用。
　　
　　2 工艺概况
　　高炉槽下系统由矿槽和焦槽及运输皮带三部分组成,矿槽采用双排矿槽,设有大小矿槽12个,大矿侧为6个烧结矿槽,小矿槽侧由2个普通球团矿槽、2个块矿槽、2个钒钛球团矿槽(熔剂或锰矿可根据需要利用块矿槽或钒钛球团矿槽中1～2槽)构成,设有5个焦槽,各矿焦槽下均设给料机、振动筛、称量漏斗等设备。配置了1个矿石中间称量漏斗和1个焦炭中间称量漏斗,矿石和焦炭经中间料斗,经上料皮带机至炉顶,同时拥有小块焦回收系统并预留了小粒度矿回收系统。在软件设计时,1A～6A按装烧结矿考虑,1B～6B按任意装球团矿、块矿、熔剂、锰矿等考虑。
　　高炉的基本装料制度为:C↓O↓
　　C-焦炭
　　O-矿石(烧结矿、块矿及球团矿等)
　　预留的装料制度为:C↓OL↓OS↓
　　C-焦炭
　　OL-大粒度矿石(烧结矿、块矿及球团矿等)
　　OS-小粒度矿石(烧结矿、块矿及球团矿等)
　　
　　3 主要控制功能
　　高炉矿焦槽系统采用德国西门子公司的可编程逻辑控制(PLC)系统进行自动化控制。矿焦槽所有入炉原料均采用分散筛分、分散称量+集中称量的工艺流程。根据高炉装料指令,按预先设定的排料程序,将筛分合格后的入炉原料依次给入矿石和焦炭称量漏斗中进行称量后,再依次将称量斗中的炉料排放到槽下矿石和焦炭胶带机上送入矿石和焦炭中间称量漏斗中,然后经上料主皮带机送往高炉装料设备中。槽下设有排料程序控制,根据物料组成及上料要求任意选择,一般情况下,焦炭每次可选择3～4个称量漏斗同时工作、烧结矿每次可选择3～4个烧结矿称量漏斗、杂矿每次可选择3～4个杂矿称量斗进行不同型式的组合供料。
　　该控制系统能实现的功能如下:
　　 矿焦槽系统设备运转连锁控制
　　 矿石称量方式控制
　　 矿石排料方式控制
　　 矿焦槽配料控制
　　 矿焦槽系统设备运转监视及故障处理
　　 料仓数据处理
　　 料仓数据计算处理
　　 班、日截止处理
　　 班、日数据更新处理
　　高炉操作人员根据不同炉料的组成,决定何种称量方式,对各种原、燃料进行称量值的设定,并向称量机械发出称量指令。
　　该控制系统能对每班、日、月的原燃料的质量、料批质量及料批数进行分析收集处理,同时进行班报、日报及月报表的制作。实现1500批上料报表,八小时料批、班报表和各料种的日累积量和月累积量。
　　
　　4 控制方式
　　各设备均设自动、PLC手动及现场操作三种方式。
　　4.1 自动操作
　　它是主要的操作方式,按预先设定的装料程序、排料程序及称量设定值,各设备自动运行。
　　矿石系统各皮带运输机、振动筛、给料机、称量漏斗及闸门全部以自动方式运转,不进行排料的槽、振动筛、给料机、称量漏斗, 应选择在停止”的位置上。
　　自动方式运转时各皮带的启动、停止、给料机、振动筛的控制,各称量斗
　　的称量和补尝、漏斗闸门开启的排料顺序及系统监测全部是自动方式进行。
　　4.2 手动操作
　　操作人员在高炉中控室的LCD上对各设备进行单独操作,应保留必要的安全联锁。在下列情况采取手动操作:
　　(1) 高炉休风时;(2) 处理事故时;(3) 试运转时。
　　机旁手动或LCD手动操作振动筛、给料机时该称量漏斗称量任意进行,没
　　有系统联锁。
　　机旁手动或LCD手动操作称量漏斗闸门时排料任意进行,系统联锁没有了,
　　排出顺序也没有了。
　　机旁手动操作皮带时该皮带没有联锁保护。
　　系统故障时设备不能进行运转。
　　停止”场合该设备不运转。指电流切断、紧急停车、拉绳开关切断。
　　4.3 现场操作
　　在现场将选择开关置于现场操作位置,操作人员通过设在机旁的开关对各设备进行单独操作;在下列情况采取现场操作:
　　(1) 投产前的试运转;(2)更换筛网时。
　　
　　5 软件编制及画面的制作
　　软件编制及画面的制作在工程师站上进行。软件采用西门子STEP 7,模块采用S7-400,网络连接采用PROFIBUS-DP。编写STEP 7用户程序的工具,有“梯形图(LAD)”、“语句表(STL)”和“功能块图(FBD)”编程语言,在这个控制系统中我们采用的是语句表(STL)对系统进行编程,各个结构和块的功能如下。
　　组织块(OB1): OB块构成了S7 CPU 和用户程序的接口,可以把全部程序存在OB1中,让它连续不断地循环处理,也可以把程序放在不同的块中,用OB1在需
　　要的时候调用这些程序块。
　　功能块(FB): 功能块是在逻辑操作块内的功能或功能组,在操作块内分配有存储器,并存储有变量。FB 需要这个背景数据块形式的辅助存储器。通过背景数据块传递参数,而且,一些局部参数也保存在此区。其他的临时变量存在局部堆栈中。保存在背景数据块内的数据,当功能块关闭时数据仍保持。 而保存在局部堆栈中的数据不能保存。
　　功能(FC): 功能是类似于功能块的逻辑操作块,但是,其中不分配存储区。FC 不需要背景数据块。临时变量保存在局部堆栈中,直到功能结束,当FC执行
　　结束时,使用的变量要丢失。
　　数据块(DB): 数据块是一个永久分配的区域,其中保存其他功能的数据或信息。数据块是可读/写区,并做为用户程序的一部分转入CPU。
　　系统功能块(SFC): 系统功能是集成在S7 CPU中的已经编程并调试过的功能。这些块支持的一些任务是设置模块参数、数据通讯和拷贝功能等。用户程序可以不用装载直接调用SFC。SFC不需要分配数据块。
　　系统功能块(SFB): 系统功能块是S7 CPU的集成功能。由于SFB是操作系统的一部分,用户程序可以不用装载直接调用SFB。SFB需要分配背景数据块DB,数据块必须作为用户程序的一部分下装到CPU。
　　系统数据块(SDB): 系统数据块是由不同STEP 7工具产生的程序存储区,其中存有操作控制器的必要数据。SDB中存有一些信息,例如:组态数据、通讯连接和参数。
　　编制完成的程序通过工程师站分别下装到控制站中,由于数据库是控制系统的核心,软件编制开始前必须先完成数据库的定义。只有在数据库中有定义的点,才能在软件编制过程中被引用。编制的程序画面如图1-1。
　　画面的制作采用WinCC软件,WinCC是在生产和过程自动化中解决可视化和控制任务的工业技术中性系统,它提供了适用于工业的图形显示、消息、归档以及报表的功能模板,高性能的过程耦合、快速的画面更新、以及可靠的数据使其具有高度的实用性,除了这些系统功能外,WinCC还提供了开放的界面用于用户解决方案,同时可以集成通过ODBC和SQL方式的归档数据访问,以及通过OLE和ActiveX控件的对象和文档的链接。WinCC与SIMATIC S7结合的通讯类型选用PROFIBUS (S7协议),其制作过程包括WinCC画面组态、变量组态等。
　　矿焦槽系统主要画面有:槽下主画面、重量设定画面、重量显示画面、选仓设定画面、选仓显示画面、槽下选择画面、料种选择画面、槽下报表画面、槽下计量画面、液压站画面、单仓画面。如图1-2所示。
　　
　　6 系统抗干扰措施
　　高炉矿焦槽系统工艺单元分布较远,现场干扰源较多,为保证控制系统的正常运行,避免因外界干扰引发设备的误动作及系统站点通信中断的现象,我们在设计中非常注意外界干扰可能对系统运行带来的影响,具体措施有:
　　(1)控制系统采用隔离变压器供电,以减少电气噪声。
　　(2)设置单独的计算机接地系统,使控制系统机柜与安装构件绝缘,做到系统接地与电气常规接地严格分开。
　　(3)所有来自现场的信号均通过信号隔离器和中间继电器隔离。
　　(4)室外敷设的通信总线采用光纤,I/O接线采用屏蔽电缆。
　　由于采用了上述抗干扰措施,使系统从调试到投产整个过程,一直运行平稳。
　　
　　7 结语
　　高炉投产至今,整个矿焦槽控制系统一直正常稳定运行,高炉矿焦槽系统各项上料指标均已达到设计要求,为高炉顺利生产创造了必备条件。
　　附图:
　　
　　图1-1矿焦槽系统程序主画面
　　
　　图1-2矿焦槽主画面图
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