QuantumPLC在高炉上料系统中的应用

1、Quantum PLC 在华盛小高炉上料系统中的应用一、概述华盛炼铁二分厂6-9#小高炉自2006 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，外B、丫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。二、高炉矿槽炉顶上料系统工艺流程简述1、槽上控制工艺流程：从原料场取料经过槽G106， G206 两条皮带将高炉所需料种（包括溶剂类，块矿，球团、烧结矿、焦碳）运入到槽上高

2、位料仓，每边有7 个高位料仓，两边对称分布，高位料仓内的料经过给料机，再经过振动筛筛分去粉进入称量斗。2、槽下控制工艺流程：高炉槽下设烧结矿仓，杂矿仓，球团仓，溶剂仓，焦丁仓。每个矿仓下都有振动筛， 筛除小于 5mm 的碎矿， 烧结矿仓的矿经过筛分后分别进入主皮带， 由主皮带输送至料坑的左右中间称量斗， 经筛分后的 5mm 烧结矿经返矿皮带机运到碎矿仓。焦炭设左右两个焦仓，仓下装有振动筛和振动给料机，焦炭经筛分后，大于 20mm 的块焦，分别直接进入焦炭称量斗，筛下小于20mm 的碎焦经返焦皮带输送至碎焦仓上振动筛，将碎焦分级成 8mm 以上和 8mm 以下两种产品，大于 8mm 的焦丁直接振

3、入至焦丁仓，再经焦丁给料机到焦丁称量斗，然后由焦丁皮带送至主皮带再一起进入料坑中间斗。 小于 8mm 的碎焦落入焦粉仓等待汽车外运。 当料车到底后，由相应的中间斗向料车装料。3、炉顶控制工艺流程：我们小高炉炉顶采用无料钟串罐式炉顶，分为受料斗、料罐、气密箱等组成部分。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、柱塞阀、下密阀的顺序开关来实现高炉的正常下料，通过控制a、5丫来实现高炉布料。料面检测设备采用机械探尺检测。装料流程：焦炭、烧结矿等各种入炉原料由料车运到炉顶，倒入受料斗中，受料斗最多可装 4 车料。料

4、罐放散完毕后打开上密阀和柱塞阀向料罐装料。装料完成后料罐进行均压。一旦高炉准备接受下一批炉料就进行布料，首先打开下密阀并将料流调节阀打开至设定开度，料罐中的炉料通过料流调节阀流到旋转的布料溜槽上。在布料期间，通过 丫射线探测料流，该装置可发出料罐清空信号。一旦料罐清空，关闭料流调节阀和下密封阀，打开放散阀进行放散，准备下一次装料。布料流程：一批料中，允许焦矿设定两个不同的料线位置。当探尺达到规定的料线位置后，自动提升到位，发出布料信号，下密封阀打开，布料溜槽进行启动。B角旋转到设定速度并且到达布料位置，开启料流调节阀，按照批重及规定的布料程序，调节料流调节阀开度和溜槽倾角，使每圈料流均匀、重量

5、相等和首尾相接的向炉喉任意布料。三、控制系统硬件配置整个上料系统采用PLC系统控制，PLC设计有两套CPU,具有热备冗余功能，两台上位机完成对整个上料系统的监控及数据采集等。自动控制系统采用 Schneider Quantum 系列 PLC 硬件组成基础自动化系统。采用 INTOUCH 监控软件，编程软件采用Concept2.6， Windows2000 作为系统平台界面，组成计算机化的操作系统，实现人机通讯。控制器与上位机之间采用工业以太网进行通讯。主机控制单元接受由 I/O接口收集的信号进行开关量和模拟量的处理后 ,将信号经 I/O 接口实现对 设备的控制，与监控站及上位机通讯 。其中处理

6、器采用昆腾系列140-CPU-434-12A,电源模块采用140-CPS-114-2Q远程通讯模版采用140-NOE-771-01，I/O 模板配置如下： 数字量输入模板为 140-DDI-353-00； 数 字 量 输 出 模 板 为 140-DDO-353-00 ； 模 拟 量 输 入 模 板 为 140-ACI-040-00;模拟量输出模板为140-ACO-130-00,远程I/O模版采 用 140 CRP 932 00、 140 CRA 932 00。热备摸板为：140-CHS11000。四、矿槽炉顶上料系统控制功能1、槽下控制部分（ 1）实现对矿石、球团、烧结、焦炭等入炉原料的自动称

7、量，并完成称量误差的自动补偿。（ 2）实现槽下矿仓、称量斗、成品带、碎矿皮带、振动筛、给料机及碎焦系统的自动控制，实现自动备料和放料。（ 3） 可使用监控画面对上料系统设备的运行状态进行监视， 对设备的运行进行软手/自动切换及手动启停设备，进行料单设定及更改等。当配料程序发出后，矿石称量斗闸门开，料排出。当称量值小于称量斗料空设定值时，发出料空信号并关闭闸门，闸门关好后，振动筛或给料机开始启动。称量值到设定值（经自动补偿）时，振动筛或给料机停机，进行满称量。各称量斗的排料顺序根据预先设定的配料单， 相应的称量斗装满料后且闸门关好， 主皮带机启动后，开始排料。排料顺序：各称量斗按照离中间斗的距离

8、由近到远依次进行排料（称量斗排料最多不同时超过四个） 。 当前一个称量斗闸门开启， 发出空信号后，发出下一个斗排料指令。2、炉顶控制部分（ 1）炉顶上至料罐下至探尺各设备的顺序控制。（ 2）无料钟串罐式炉顶的装料及均压、放散控制。（3）料流调节阀开度（丫角）、布料溜槽倾动角（a角）、布料溜槽旋转 角（B角）的控制。上次布料结束且下密阀关到位后，程序发出申请装料信号，料车开始装料，受料斗满且料罐空，放散阀打开，在放散过程中，一旦打开放散阀并料罐内压力等于大气压力，则认为放散OK 。放散 OK 后开上密阀，上密阀开到位后开柱塞阀， 料车开始下料。 延时一定时间后柱塞阀关闭，关放散阀，关上密阀，炉料

9、装入料罐中后开均压阀开始均压。这时受料罐发允许料车上行信号。料罐满且上密关到位后，程序发出申请布料信号，此时探尺探测到设定料线后提探尺至零位。均压好后关均压阀。探尺提到零位后开始转动外生布料溜槽倾动的正常工作角度范围是13-53度。就地操作可以使溜槽 倾角达到 70 度以便于拆卸溜槽。当溜槽倾角小于12 度或大于 54 度时 ,溜槽停止移动和转动并发出报警,只有在报警清除后才可以继续移动。一旦降下探尺或探尺在高炉中时， 溜槽倾角如果大于45度， 必须锁定溜槽。为了使溜槽的定位精度达到0.2度的要求，在程序中对溜槽的倾动速度进行处理，溜槽开始以最大速度倾动，当与目标位置只相差 2 度时，以最大速

10、度的三分之一倾动，这样可以精确的定位到目标位置。溜槽的旋转由变频器驱动的交流电机驱动。正常情况下溜槽不停的旋转，如果溜槽的倾角位置达到了上限或下限，或者探尺在炉内时溜槽倾角大于 45度，溜槽要立即停止旋转并报警。溜槽每4 小时改变一次旋转方向，这样可以确保溜槽磨损平衡。 PLC 根据炉顶料单和槽下传送来的布料代号给出料流调节阀丫的设定开度，控制料流调节阀打开到设定开度开始布料，当接受到料罐清空信号，料流调节阀首先完全打开才能关闭。清空信号由射线检测和 PLC 的定时器共同完成， 如果在料流阀打开后规定的时间后发出清空信号，则认为料罐已经清空，如果在规定的时间之前发出清空信号则认为是料罐堵塞， PLC 将发出报警信号， 该信号一直保持，只有料流阀完全打开并且确保料罐完全排空后才能解除。料流阀关闭后关下密阀，降下探尺检测料面，布料结束。五、结论本文讨论了基于施耐德昆腾系列 PLC 的高炉矿槽炉顶上料系统的控制系统的控制情况，本控制系统已经在高炉生产得到了实际应用