西钢AB PLC系统高炉智能控制的研究与实现.pdf

第 3 5 卷第 3 期 2 0 1 5年 6月 黑 龙 江 冶 金 He i l o n g j i a n g Me t a l l u r g y Vo 1 ． 3 5 No， 3 J u n e 2 0 1 5 西钢 A B P L C系统 高炉 智能控 制 的研 究与 实现 邹春龙 西林钢铁集团有限责任公司 检修公司，黑龙江伊春1 5 3 0 2 5 摘要 本文对西林钢铁集团首次将 A B公司生产的 P L C应用于6 高炉的探讨。实践证明， 通过对控制程序的 编写， 有效解决6 高炉槽下皮带超长的问题， 在没有上料中间斗的情况下， 确保高炉的稳定连续上料 ， 对高炉的 顺利生产起到至关重要的作用。 关键词 无上料中间斗；超长上料皮带； 槽下控制程序 Re s e a r c h a n d I m p l e me n t a t i o n o f BF I n t e l l i g e nt Co nt r o l o f AB Co ．’ S PLC S y s t e m i n Xi l i n I r o n ＆ S t e e l Gr o u p Co ．． Lt d ． Zo u Chu n l o n g Ma i n t e n a n c e c o m p a n y ， X i l i n I r o n S t e e l G r o u p C o ． ， L t d ． ， Y i c h u n H e i l o n g j i a n g 1 5 3 0 2 5 C h i n a Ab s t r a c t Th i s pa p e r s t a t e s t ha t Xi l i n I r o n a n d S t e e l Gr o u p s u p p l i e s AB Co ．’ S PL C s y s t e m t o u s e i n 6 BF f o r t h e fir s t t i me ． Pr a c t i c e h a s p r o v e d t ha t t h e me a s u r e s c a n e f f e c t i v e l y s o l v e t h e u l t r a l o ng f e e d i ng be l t pr o b l e m o f 6BF t h r o u g h t h e p r o g r a mmi n g o f t h e c o n t r o l p r o c e d u r e s．a n d e n s u r e t h e c o n t i n u i t y a n d s t a bi l i t y o f BF f e e d i n g wi t h o ut t he mi d d l e b u c k e t ，a n d p l a y riv a l r o l e t o t h e s mo o t h pr o d u c t i o n o f b l a s t f u r na c e ． Ke y W or ds No mi d d l e bu c ke t ；Ul t r a l o n g be l t o f f e e d i n g；Co n t r o l p r o g r a m u nd e r s I o t 西林钢铁集 团新 投人 6 高炉容积是 1 2 6 0 m ， 采用主皮带上料 ， 槽下 焦炭或烧结直接 到上料主 皮带 。原料皮带上料的实际情况受地理空 间位置 所限， 高炉本体 的位 置距 离原料料仓 的位 置远 ， 2 条主上料皮带 T S 1 0 2皮带 1 0 0 ． 4 5 6 m， T S 1 0 3皮带 2 6 3 ． 6 1 1 m； 1 条上矿皮带 T S 1 0 1 皮带 2 3 9 ． 8 6 5 m； 1 条上焦皮带 T C 1 0 1皮带 3 1 7 ． 8 1 1 m。上料胶带机 水平输送距离合计 6 5 8 ． 1 3 2 m， 皮带带速 2 m ／ s ， 矿 石从称量斗运输到炉顶受料斗胶带机需要用时 5 2 4 ” ， 皮带运输 中间没有 中间斗。这在国内是非 常 罕见的， 上料 自动控制相对复杂化。 及碎焦胶带机等设备 。焦炭 由焦炭 筛筛分后 ， 筛 上块焦排放到 T C 1 0 1焦炭胶带机上送入焦炭称量 斗内。筛下碎焦排放 到 T B I O 1碎 焦胶带机上 小 块焦 回收时 ， 碎焦经碎焦电液翻板引人碎焦筛 ， 筛 分后 ， 大 于 l O mm的小块焦经 T N 1 0 1焦丁皮带机 输送到小块焦槽 内， 小 于 l O m m 的粉焦直 接排人 粉焦仓 ； 小块焦不 回收时， 碎焦 电液翻板转换到另 一 侧 ， 碎焦直接排入粉焦仓 。 矿槽设有大小料槽共 1 2个 3个烧结矿 、 2个 块矿 、 1个焦丁，3个球 团矿槽 。原料上料 系统是 炼铁高炉重要组成部分。 1 工 艺流程 简介 2 控 制功能需求 由于烧结 系统是大滞后 系统 ， 提前预报是 解 决控制滞后 的有效 方法。为 实现提前预报 ， 槽 下 供料设置有 4个焦炭槽 ， 焦槽 下设有筛分 、 焦炭斗 2 ． 1 称量 斗排 料程 序控 制 排料程序用来控制槽下设备动作的顺序 。排 料程序是根椐炉顶要料指令及预先选定 的排料方 收稿 日期 2 0 1 50 42 3 作者简介 邹春龙 1 9 7 4一 ， 男， 主要从事 自动化控制系统设计 、 开发、 控制策略研究， 工程师。 3 0 第 3期 ． 邹春龙 西钢 A B P L C系统高炉智能控制的研究与实现 式进行工作 。每次排料 的顺序可以任意设定。 2 ． 2 称量控制 当矿石称量斗内料空 0 ％ ， 闸门关 闭， 无 异 常时称量开始。启动烧结矿振动筛及给料机 ， 当 称量值达到称量设定值的余振量 可调 时， 给料 机的电机停止工作 ， 延时 可以调整 停止振动筛 电机 停 止工 作 ， 称 量 结束 若称 量 设 定 值 达 到 1 0 5 ％时发出音响报警信号 。焦炭称料斗的称量 只启动振动筛控制原理同上。 2 ． 3 皮带输送机的运转控制 矿槽槽下返矿 、 返焦及 上料胶带输机 送均为 连续运转 。上料 主皮带 为连续运转 ， 在炉顶头轮 附近和尾部下料 点附近分别设 有模 拟料流 检测 点 ， 用于料头 O K检查点和料尾 O K检查点 。当上 料主皮带机上炉料的料头到达料头检查 点时 ， 检 查炉顶设备受料是否准备好 ， 若未准备好 ， 上料主 皮带机应立 即停机 ， 待得到炉顶设备受料准备好 的指令后方能继续运行。实现模拟跟踪显示 ， 并 在画面上显示 出来 ， 以便操作人员监视和 了解上 料过程 中原料料的运行情况。 2 ． 4称量误 差 补正及 称量显 示 各种原、 燃料均设称量误差补正 ， 称量误差补 正的原则是本称量漏斗 的称量误差 由该斗补 ， 与 其它斗无关。其补正 的方式为 本称量漏 斗的称 量误差累积到规定值后待下次称量时补正。各个 称量漏斗当前 的称量实 际值在 中控室显示 ， 也可 在中控室进行称量值的设定及修改。 2 ． 5 铁检除装置控制 在 T S 1 0 1 矿石胶带机和 T C I O 1 焦炭胶带机上 各设一套废铁检除装置。该装置 为机 电一体 化， 可以通过选择操作方式实现本地 和远程 自动 ， 当 废铁经过金属探 测器时， 将信号发送给废铁检除 装置， 则废铁检除装置按预先设定的程序 自动将 混人物料 中的铁块检除。 2 ． 6 槽下液压站系统控制 矿焦 槽 闸门采 用液压传 动。焦槽设有 4闸 门， 矿槽设有 1 2闸门， 在矿焦槽 下配置一个液压 站。实现就地及 远程控制启停 ， 液压站数据实时 显示在 中控室的监视器上。 3 R S L o g i x S 0 0 0软件介 绍 R S L o g i x 5 0 0 0功能强大 ， 方 便实用 。R s L o g i x 5 0 0 0编程软件 除了为顺序控 制提供梯 形 图编程 外 ， 还可以为运动控制提供完整 的编程及调试支 持。R S L o g i x 5 0 0 0可同时完成顺序控制与运动控 制。使用 R S L o g i x 5 0 0 0软件可 以完全实现对模块 的设置和监视 通过 I ／ O实现 C o n t r o l L o g i x背板连 接 所有模块相关数据都包含在一个处理器数据对 象中， 这便于配置 ， 监视和连接模块参数 ， 高度集 成的指令集 ， 大大提高了生产效率 。 4 P L C控制程序 的设计 原料上料系统涉及 到全 自动程序和手动控制 程序。设备的控制是典型的顺序控制， 每个控制 模块的工作循环是从开始 ， 一 步一 步有条不紊地 进行 ， 每一步的执行都会来判断每一步是否完成 ， 并决定是否启动下一步。 4 ． 1 自动要料的控制工艺流程 流程说 明。启动 开始上料程序 ， 选择上料 的 方式 根据工 艺 的需 求有 自动和手 动要料 方式。 手动要料主要伴 随高炉 炉顶的工艺状况 ， 人工判 断具备条件时采取的要料方式 。而 自动要料方式 是根据高炉生产 的节奏采用了三种不同的要料方 式来满足高炉生产工艺。第一种采用探尺的状态 信号 ， 在料罐满 探 尺提尺 模拟料流料尾检测 标志为 1时 ， 开始要料 ， 否则等待条件具备时再要 料。第二种采用 下密开的状态信号 ， 在 下密开驱 动发 出信号 探尺提尺 模拟料流料尾检测标志 为 1时 ， 开始要料 ， 否则等待条件具备时再要料 。 第三种采用模拟料流料尾检测标志为 1时， 开始 要料， 否则等待条件具备时再要料， 这种要料方 式 ， 上料的节奏比上两种快 ， 适合料面下降速度 比 较快 的情况。 4 ． 2 P L C之间数据通信控制功能 槽下上料系统需要 和炉顶控制系统实现数据 交互式控制， 这就需要网络数据通信， 相同 A B P L G控制系统可以通过 自身所带 的网络数据 D F B 可 以实现数据的通信。 A B P L C与 Q U A N T U M P L C通信采用了 A B的 第三方通信模块 A N Y B U S的参数设置。由于控制 工艺的需求 ， 6 高炉槽下需要 和 5 高炉原料 的控 制系统施奈德品牌 的 P L C通信 ， 这就需要相应 的 通信技术实现不同品牌 P L C数据通信 。 下转第 3 4页 31 黑龙江冶金 第 3 5卷 l 一 工字梁； 2 - 电动吊葫芦； 3 - 包盖； 4 - 钢包； 5 - 钢包车 图4 钢包加盖装置示意图 3 应 用 效 果 钢包全程加盖系统使炼钢厂显著降低钢包内 的热量损 失 ， 减少钢包 内钢水温降。这 些能量损 失的减小转化成重要的生产经济效益 。最主要 的 效益表现在操作成本 的降低 、 产 品质 量的提高和 生产效率的提高 。 使用钢包全程加盖装置使 钢包盖在近乎整个 钢包使用循 环周期 内都始终盖在 钢包 上 ， 由此 带 来的直接效益有 1 可免除周转钢包在线预热 ， 在线烘烤主要 用于非正常情 况下的抢救性升温 ， 且应用效果受 烘烤时间限制 。钢包 加盖浇注完 1 h后包衬 温度 仍保持在 1 0 5 0 C以上 ， 能 够实现红包 出钢 ， 不需 再进行钢包烘烤 ， 停用 8 h之 内的钢包直接进行加 盖操作能够保证钢包 内壁温度 。转炉出钢温度 比 未加盖降低 2 0～3 0 ℃ ， 出钢温 降损失 降低 1 5～ 2 0 ℃ ， 运输过程温度损 失约减少 5 ℃， 全程温度损 失减少 1 0～1 5 ℃ ， 至少吨钢成本降低 1 0～1 5元 ， 以年产钢3 0 0万 t 计算至 降 元 ～ 2 节 能效 果 明显 ， 转 炉 出钢 吹 氧 升 温 按 2 N m。 ／ 1 0 Ct 钢计算 ， 温度提高 2 0 ℃ ， 年产 3 0 0万 吨钢， 节约氧气用量 1 2 0 0万 N m 。在线烘烤焦炉 煤气消耗 5 N m 。 ／ t ， 年产 3 0 0万 t 钢厂节约烘烤煤 气量 1 5 0 0万 N m ， 氧气价格按照 0 ． 5元／ N m 、 焦 炉煤气 0 ． 4 8 N m 计算 ， 共降成本 1 3 2 0万元 ， 降本效果显著。 3 因钢包温度较高 ， 包内钢渣始终处于液态 状态 ， 从而减少对钢包边沿及渣线的清理需求 ， 降 低对包衬耐火材料的机械损伤。包内铸余大幅降 低 ， 钢包倾倒干净 ， 包底残钢 、 残渣明显减少。 4 减少包 内钢水 的温 降。减少钢 水在钢包 、 中间包及结 晶器 内的温度波动 ， 可实现低过 热度 浇注 ， 免除连铸过程 中对 中间包 的辅助预热 。温 度控制合格率提高 1 5 ％。合金 收得率更 加稳定 ， 并可直接免除钢包覆盖剂的加入。 5 炼钢炉及钢包上 的耐火侵蚀被减小 ， 因此 转炉炉龄和包龄被延长。转炉 出钢 口寿命 提高至 1 8 0炉以上 ， 钢 包寿命 由加盖前 的 1 0 0炉提高至 1 4 0炉 4 结语 通过钢包加盖 系统的实践应用 ， 钢水包热 损 失明显减少 ， 取得了比较明显 的节能效果 ， 因其投 入成本较低 ， 应用方便灵活 ， 降低钢包烘烤煤气消 耗成本 ， 符合国家节能减排产业政策要求 ， 是一项 绿色 、 环保 、 节能的新技术 ， 为转炉高效 、 科学生产 组织具有一定的借鉴意义。 上接第 3 1页 5 结 语 高炉是炼铁 生产的核心设备 ， 其 良好 的运行 能力为后续 的生产过程提供充足而优质 的原料保 证 ， 这对控制系统的可靠性提出了较高的要求 。大 量炉料要正确称量 ， 配料 ， 按一定的 比例及按规定 顺序 及 时 装 入 高 炉 内。我 们 采 用 A B P L C 1 7 5 6 L 7 2 C P U开发的高炉上料 自动控制 系统 ， 经验 证系统的设计达到设计要求 ， 运行 可靠 ， 控制效果 良好 。 3 4 参考文献 [ I ] 吴中俊． 黄永红． 可编程序控制器原理及应用． 北京 机 械工业 出版社 ， 2 0 0 4 ． [ 2 ] 廖常初．P L C编程及应用．北京 机械工业出版社 ， 2 0 02， 9． [ 3 ] 马竹梧， 丘建平．钢铁工业自动化、 炼铁卷．北京 冶金 工业 出版社 ， 2 0 0 2 ， 2 ． [ 4 ] 杨天怡， 黄勤．计算机控制技术．重庆 重庆大学出版 社 ， 1 9 9 6 ， 6 [ 5 ] 廖常初．可编程序控制器的编程方法与工程应用．重 庆 重庆 大学出版社 ， 2 0 0 1 ， 2