PLC系統(tǒng)在燒結(jié)生產(chǎn)中的應(yīng)用

姬獎(jiǎng)勵(lì) 雒紅軍 田 華

（陜西略陽鋼鐵有限責(zé)任公司，陜西 漢中 724301）

一 前言

燒結(jié)生產(chǎn)主要是將鐵礦粉、焦粉、生石灰粉、以及返礦按一定比例通過混料機(jī)加水混合，并送到混合料倉，然后通過七棍、寬皮帶均勻布料于燒結(jié)機(jī)臺(tái)車，由點(diǎn)火器點(diǎn)火，當(dāng)臺(tái)車移動(dòng)至點(diǎn)火器下，表層混合料中的燃料被點(diǎn)燃，抽風(fēng)、燒結(jié)過程開始進(jìn)行。燒結(jié)機(jī)臺(tái)車出點(diǎn)火器后，燒結(jié)料表層燃燒形成燃燒帶，隨著臺(tái)車逐漸向前移動(dòng)，由抽風(fēng)機(jī)經(jīng)臺(tái)車下面的風(fēng)箱進(jìn)行抽風(fēng)，在抽風(fēng)的作用下，燃燒帶向下移，當(dāng)移至臺(tái)車篦條處時(shí)，臺(tái)車也行走到機(jī)尾，從而完成了整個(gè)燒結(jié)生產(chǎn)過程。燒結(jié)完成的燒結(jié)塊礦在機(jī)尾由單棍破碎機(jī)破碎到適度塊狀，然后進(jìn)行兩次篩分和冷卻，篩上礦送往高爐，第一次篩下礦作為鋪底料，第二次篩下礦作為返礦，返礦和鋪底料繼續(xù)重新燒結(jié)。燒結(jié)生產(chǎn)過程是連續(xù)變化的動(dòng)態(tài)生產(chǎn)過程，其主要目標(biāo)是保持生產(chǎn)操作的穩(wěn)定，以生產(chǎn)出堿度穩(wěn)定、顆粒均勻、強(qiáng)度適度的燒結(jié)礦作為高爐原料。優(yōu)化的生產(chǎn)過程極大地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。

二 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)概述

PLC 系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作戰(zhàn)站以及工程站組成。現(xiàn)場(chǎng)控制站是由西門子產(chǎn)品組成，包括：電源模塊（PS）、通訊處理模塊（PC）、中央處理器模塊（UPS）、存儲(chǔ)卡（MMC 卡）模擬量輸入/輸出模塊等組成。模塊之間使用連接器鏈接，可帶電插拔，維護(hù)簡(jiǎn)單方便。各操作站都可使用西門子wincc 監(jiān)控軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況適時(shí)監(jiān)控。

設(shè)計(jì)的監(jiān)控軟件流程圖與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工藝流程一致，其中流程圖中的設(shè)備狀態(tài)更新時(shí)間可達(dá)0.5 基本與實(shí)際設(shè)備同步。具有趨勢(shì)曲線和歷史趨勢(shì)曲線的記錄、查詢功能。每臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)操作工控機(jī)間通過交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，工程師站除了對(duì)系統(tǒng)監(jiān)控外，還具有對(duì)系統(tǒng)組態(tài)修改，和在線編程，同時(shí)還擁有對(duì)系統(tǒng)硬件的監(jiān)視和故障診斷。

2.系統(tǒng)的軟、硬件配置

燒結(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為兩個(gè)系統(tǒng)，燒結(jié)系統(tǒng)和配料系統(tǒng)。燒結(jié)和配料兩個(gè)系統(tǒng)均由西門子S7-400系列的PLC組成，而且都采用了分布式I/0 布局模式，分布式可擴(kuò)展性高，使用S7-400系列的CPU414-2 DP高性價(jià)比中央處理器提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理速度，在生產(chǎn)控制中配料和燒結(jié)系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)硬件進(jìn)行連接，組件工業(yè)以太網(wǎng)。同時(shí)使用編程軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，在程序中編寫網(wǎng)絡(luò)通信程序使兩個(gè)站的必要設(shè)備狀態(tài)可以被另一個(gè)站可讀卻，可操作。使控制簡(jiǎn)單化，信息共享化，在那個(gè)配料燒結(jié)那個(gè)操作站都可以對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)全盤監(jiān)控，和操作。計(jì)算機(jī)均使用研華工控，操作系統(tǒng)為Windows-XP Professional，監(jiān)控軟件使用西門子wincc 6.0，編程軟件使用的是西門子step7 5.4。

3.主要控制功能

燒結(jié)生產(chǎn)線長，設(shè)備分布分散，給生產(chǎn)控制帶了很多困難，而PLC控制系統(tǒng)功能完善、配置方便、安裝簡(jiǎn)單、操作控制集中，故障率低、工作安全可靠、修復(fù)時(shí)間短，這些特點(diǎn)能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)的各種需要。下面以點(diǎn)火器溫度控制、點(diǎn)火爐煤氣安全控制、自動(dòng)配料控制對(duì)其控制方式予以闡述。

3.1 點(diǎn)火器溫度控制

點(diǎn)火控制通過煤氣和空氣最佳燃燒比例實(shí)現(xiàn)，通過設(shè)定點(diǎn)火器溫度的目標(biāo)值，使用西門子PLC中FB41閉環(huán)控制來改變煤氣和空氣流量調(diào)節(jié)閥門的開度來改變煤氣和空氣的燃燒供應(yīng)量，從而達(dá)到溫度控制處于動(dòng)態(tài)平衡。

3.2 點(diǎn)火爐煤氣安全控制

由于煤氣是易燃、易爆氣體。決定了需要安全控制，在生產(chǎn)中煤氣壓力過高過低都會(huì)造成危險(xiǎn)的后果，因此在生產(chǎn)中出現(xiàn)壓力過低過高都必須對(duì)設(shè)備生產(chǎn)進(jìn)行控制，通過煤氣壓力來控制煤氣切斷閥，在出現(xiàn)煤氣壓力過高或過低時(shí)馬上切斷煤氣快速切斷閥，停止煤氣供應(yīng)避免安全事故發(fā)生。

3.3 自動(dòng)配料控制

對(duì)于流動(dòng)性好的原料采用拖料皮帶秤，控制方式是通過電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)減速機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，減速機(jī)尾部裝有旋轉(zhuǎn)編碼器，使用旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的的脈沖信號(hào)提供電子皮帶秤的開機(jī)信號(hào)，使電子稱處于工作狀態(tài)。同時(shí)電子稱所測(cè)量的實(shí)際下料量與操作站所設(shè)定的流量進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比過程在配料秤表頭中進(jìn)行PID計(jì)算來控制變頻器轉(zhuǎn)速進(jìn)而控制皮帶秤轉(zhuǎn)速達(dá)到自動(dòng)控制下料的閉環(huán)控制過程。對(duì)于流動(dòng)性差的原料使用圓盤秤控制，只是控制控制直接對(duì)象是圓盤不是皮帶。通過PLC對(duì)下料的流量的控制和累計(jì)量計(jì)算以及配比設(shè)計(jì)功能使配料系統(tǒng)簡(jiǎn)潔有效同時(shí)各倉具有自動(dòng)振打和選倉換倉、堵料報(bào)警、事故報(bào)警提示功能，再加上該系統(tǒng)在選倉基礎(chǔ)上集中操作具有順啟、順停功能，出現(xiàn)故障時(shí)任何倉可以隨時(shí)停料換倉，具有便捷的操作和實(shí)用性能滿足生產(chǎn)操作的各種需要。

三 結(jié)束語

PLC系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)生產(chǎn)過程穩(wěn)定、連續(xù)、可靠。既降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，同時(shí)是在線設(shè)備都處于實(shí)時(shí)控制中，通過各種儀表在線設(shè)備的測(cè)量數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單有效的為生產(chǎn)提供了指導(dǎo)依據(jù)。在線重要參數(shù)的趨勢(shì)記錄也為故障分析提供了可靠地原因查找依據(jù)。