轉(zhuǎn)爐副原料稱重配料控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

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1、982化工自動化及儀表第39卷轉(zhuǎn)爐副原料稱重配料控制系統(tǒng)設(shè)計洪燕魏毅立(內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭014010)摘要設(shè)計采用PCS一7過程控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用$7-400PLC作為主站，ET200分布式I／O作為從站，結(jié)合STEP'／編程軟件、WinCC畫面控制、PROFIBUS現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐副原料稱重配料的自動控制。系統(tǒng)投運(yùn)后，提高了轉(zhuǎn)爐副原料稱重配料的自動化程度，降低了能耗。關(guān)鍵詞過程控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐副原料稱重配料PLC中圖分類號THl65+．4文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1000-3932(2012)08-0982-03轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)主要包括氧槍

2、系統(tǒng)、鍋爐及水系統(tǒng)、底吹系統(tǒng)和副原料配／下料控制系統(tǒng)。在副原料配／下料控制系統(tǒng)中副原料的加入時間、加入量對鋼的純度、硬度、品種的控制有著重要的作用，因此在轉(zhuǎn)爐煉鋼中副原料稱重配料控制系統(tǒng)是重要的研究對象。在以往的轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，轉(zhuǎn)爐煉鋼主要采用儀表控制系統(tǒng)，但是儀表控制系統(tǒng)在經(jīng)過多年的運(yùn)行后，設(shè)備逐漸老化，出現(xiàn)故障時難以查找故障預(yù)案，這樣給生產(chǎn)調(diào)試、編程組態(tài)和生產(chǎn)維護(hù)帶來了許多不便。筆者將原來轉(zhuǎn)爐煉鋼所采用的儀控系統(tǒng)改造成為PCS-7控制系統(tǒng)；將原來的直流傳動中模擬控制升級為全數(shù)字控制，解決了上述問題，從而提高了轉(zhuǎn)爐自動化程度、減低了勞動強(qiáng)度、降低了能耗和成本、提高

3、了產(chǎn)品質(zhì)量，同時也為實現(xiàn)操作標(biāo)準(zhǔn)化、程序化、提高現(xiàn)代綜合管理水平及生產(chǎn)調(diào)度水平提供了良好的條件。1轉(zhuǎn)爐副原料稱重配料系統(tǒng)工藝轉(zhuǎn)爐煉鋼的原料主要有主原料、副原料以及各種鐵合金，而筆者主要是對副原料配料過程進(jìn)行控制。轉(zhuǎn)爐煉鋼的副原料主要有石灰石、鐵礦石、螢石、石灰、白云石、鐵皮以及錳礦石等。它們主要是作為造渣材料和冷卻劑來使用的。這些副原料根據(jù)工藝需要分批次、分時間加入轉(zhuǎn)爐中。副原料配料的工藝設(shè)備主要包括存儲原料的8個高位料倉、7個稱量斗和3個匯總斗。原料從高位料倉下到稱量斗靠電磁振動給料機(jī)給料，稱量斗、匯總斗均由插板閥控制，插板閥是雙電控氣動閥。副原料被送到高位料倉中

4、，經(jīng)電磁振動給料機(jī)將高位料倉中的副原料下到稱量斗中，并在稱量斗中稱重計量，當(dāng)稱量斗中的物料重量達(dá)到規(guī)定重量后打開插板閥將原料下放到匯總斗中，最后當(dāng)需要副原料下到轉(zhuǎn)爐中時，打開匯總斗的插板閥完成下料，這就完成了一次配／下料的過程。其工藝流程如圖1所示。爐后漏斗廠]弋夕高位料倉振料機(jī)稱量斗插板閥匯總斗插板閥轉(zhuǎn)爐圖1轉(zhuǎn)爐副原料下料工藝流程對副原料的稱量，在整個配料系統(tǒng)是非常重要的。副原料在下到匯總斗之前，其稱量由稱量斗完成。每個稱量斗由3個四線制稱重傳感器支撐，由傳感器傳來的模擬信號經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后相加，再進(jìn)行相應(yīng)的量綱變換就成為某一稱量斗的稱量值?。在該設(shè)計中選用電阻應(yīng)變

5、式稱重傳感器作為副原料重量稱量的檢測原件。副原料的重量通過稱量斗上的傳感器轉(zhuǎn)換成4～20mA(DC)電流信號，通過變送器將所得的測量值與給定值相比較，若有偏差信號產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器則發(fā)出調(diào)節(jié)信號，通過調(diào)節(jié)執(zhí)行器改變電磁振動給料器的振料頻率，從而實現(xiàn)對料重的控制，保證收稿日期：2012-06-21(修改稿)第8期洪燕等．轉(zhuǎn)爐副原料稱重配料控制系統(tǒng)設(shè)計983了副原料的重量等于給定值：2·”。料重控制原理如圖2所示。圖2料重控制原理2控制系統(tǒng)的設(shè)計控制系統(tǒng)采用典型的兩級監(jiān)控方式(圖3)。卜位機(jī)為管理級，可對下位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控、操作等。L位機(jī)裝有Windows操作系統(tǒng)和工控組態(tài)軟件W

6、inCC，通過工業(yè)以太網(wǎng)可實現(xiàn)其與PLC的通信連接一‘“。PLC作為基礎(chǔ)控制機(jī)，完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和加工處理，并通過數(shù)字量輸出模塊實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制。同時，該系統(tǒng)還采用了遠(yuǎn)程I／O分布式結(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)按空間分為16m平臺、低壓室和操作室。操作室配置兩套OS操作站，16m平臺、低壓室各配置一套ET200從站。該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于：a．控制系統(tǒng)主站和一一套工程師站配置在低壓室，各控制信號就近接入相應(yīng)的ET200從站，節(jié)省了大量的信號電纜；b．各控制子系統(tǒng)的供電采用了優(yōu)化的分組供電方式，各供電開關(guān)狀態(tài)進(jìn)入操作站畫面監(jiān)視，提高了判斷、查找和處理故障的速度；C．原來的操

7、作開關(guān)、選擇開關(guān)、按鈕和指示燈全部取消直接進(jìn)入計算機(jī)進(jìn)行操作、顯示，減少了外部故障點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的可靠性，給生產(chǎn)、維護(hù)提供了極大的方便。：操作唪Il：程師站操作站!s7—400ii鰣，1I_一一一一一一l舊非；耋r、IpIjj^‘陬1I1‘1‘?！?、?IP

8、IOFIBl，SI)PET200：低膻配電拳．IET200：16m甲臺圖3控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖在該設(shè)計中對副原料的稱量部分還用到了稱重專用模塊SIWAREX。SIWAREX稱重模塊是緊湊型電子秤，用于測定料倉和貯斗的料位，對起重機(jī)載荷進(jìn)行監(jiān)控，對傳送帶載荷進(jìn)行測量或?qū)I(yè)提升機(jī)、軋機(jī)的超載進(jìn)行安全防護(hù)等，可