杨 博

(中冶赛迪电气技术有限公司)

高炉矿焦槽全自动上料控制系统

杨 博

(中冶赛迪电气技术有限公司)

介绍高炉矿焦槽全自动上料控制系统的硬件配置、网络结构和软件功能设计方法。该高炉已投入生产，运行稳定，能充分发挥设备性能，满足生产需求。

矿焦槽上料控制系统 高炉 自动上料 料单

矿焦槽上料系统是高炉炼铁工艺流程中控制功能最复杂的单元。原料槽内的矿石和焦炭经给料机和振动筛筛分后，按一定的配比分别排入矿石称量斗和焦炭称量斗进行准确称量。待得到高炉装料指令后，按预先设定的排料顺序和排料方式，经称量斗闸门将原料排放到上料胶带机并送入炉顶料罐[1]。在此，笔者以某钢铁厂2 560m3高炉为例，介绍一种全自动矿焦槽上料控制系统，以提高设备自动化水平，满足高炉生产需求。

1 硬件配置与网络结构

高炉矿焦槽全自动上料控制系统硬件采用ControlLogix 1756系列PLC模块，CPU采用1756-L62，主机架通过SRM模块进行冗余。ControlLogix采用框架式结构，所有模块都安装在框架背板上，支持模块热插拔，内存采用FlashMemory结构，通过软件就可以完成控制固件版本的升级[2,3]。

高炉矿焦槽全自动上料控制系统采用两层网络结构。信息管理层中，中控室操作员站、工程师站与电气室PLC控制站之间采用工业以太网(Ethernet/IP)通信方式，基于IEEE 802标准的Ethernet/IP网络采用星形拓扑结构，设备组按点对点连接到网络交换机，由交换机提供虚拟连接。控制层中，PLC主机架与扩展机架、分布式I/O之间的通信采用罗克韦尔公司的控制总线ControlNet。ControlNet总线网是一个实时的控制网络，用于实时I/O数据和消息数据的高速传送。系统采用1756-CN2R模块组成冗余ControlNet总线链路，以提高数据传输的可靠性。

2 软件功能设计

2.1 料单配置

高炉矿焦槽全自动上料控制系统料单由矿焦称量料单、矿焦称量斗排料顺序和矿焦料批周期组成。为了适应各种不同炉况的需求，程序可以预设6种不同的矿石与焦炭称量组合，各个称量斗的排料顺序可以任意指定，矿石和焦炭料批可以任意组合料批周期。除正常的料批周期外，程序还设置了附加料批，可以根据生产需要临时在正常料批周期位置后进入附加料批单配料。高炉的装料制度为C↓O↓和C↓OL↓OS↓，该料单完全满足要求，并且能适应更多复杂的炉况。

2.2 备料排料

备料排料控制以料单为指导，称量斗见空就称，排料顺序可选，料段连续。操作人员在料单上设定称量斗的理论设定值，系统程序根据该称量斗的上次累计误差和水分补偿值计算出实际设定值，称量斗按实际设定值进行称量。一批矿石或焦炭称量完毕并且开始排料后，读取称量料单和料单周期设定值，将称量指针指向料批周期中的下一批矿石或焦炭后，开始准备下一批料。系统接收到炉顶要料信号后，在与前一批料料尾保持合适间隔的情况下，按照称量料单选择的排料顺序开始排料。备料排料控制流程如图1所示。

图1 备料排料控制流程

2.3 实时料流跟踪

已知系统上料胶带机的速度为2m/s，按照胶带机长度将皮带上每个位置折算成相应的时间点，即可确定称量斗在皮带上的位置，利用称量斗闸门打开信号，对皮带上的料流进行实时模拟跟踪。通过人机交互界面上显示的矿石料流标记和焦炭料流标记可方便、直观地观察胶带机上的物料情况。

2.4 人机交互界面

直观、简洁的人机交互界面可以给工作人员的日常操作和故障诊断带来极大便利。图2为高炉矿焦槽全自动上料控制系统的监控主界面。界面中料仓上方的数据区显示了当前备料设定值、备料目标值、排料设定值及称量斗当前净重等，称量斗随着斗内物料重量进行颜色填充，上料胶带机显示物料跟踪情况，界面下方是实时报警信息。

图2 高炉矿焦槽全自动上料控制系统监控主界面

3 结束语

笔者介绍了某钢铁厂2 560m3高炉矿焦槽全自动上料控制系统的硬件和软件设计，包括硬件配置、网络结构、料单配置、备料排料控制、实时料流跟踪和人机交互界面。该高炉已投入生产，运行稳定。笔者设计的高炉矿焦槽自动上料控制系统具有料单配置自由、备料排料灵活、料段连续、时序精准、故障处理机制合理及容错能力强等特点，能充分发挥设备性能，满足高炉生产需求。

[1] 马竹梧.炼铁生产自动化技术[M].北京:冶金工业出版社,2005.

[2] 赵志华,穆海军,刘继承,等.Controllogix PLC冗余系统在聚合物配置站中的应用[J].化工自动化及仪表,2013,40(5): 683～685.

[3] 杨博.高炉热风炉自动控制系统[J].冶金自动化,2009,33(z2):530～533.

Auto-feedingControlSystemforBlastFurnace

YANG Bo
(CISDIElectricTechnologyCo.,Ltd.)

The auto-feeding control system’s hardware configuration and network structure and software design for blast furnace were introduced. The blast furnace in operation has stability and capacity as the production required.The device capabilities are brougnt into full play.

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TH862

A

1000-3932(2017)04-0369-03

2016-08-23，

2017-03-03)

杨博(1983-)，高级工程师，从事工业电气自动化设计工作，yangbo8301@gmail.com。