刘平凡，张 凯

（1.湖南三一工业职业技术学院，湖南 长沙 410129；2.中冶长天电气自动化工程技术公司，湖南 长沙 410205）

0 引言

钢铁原料厂负责铁矿的烧结、球团以及对后面的炼铁、炼钢进行原料供应，并根据各厂对原燃料的需求量，将各种原料输送给各厂储料槽。要使各厂能够正常运转，必须合理保证各种原料正常、稳定、高效地供应。

玉溪某钢铁公司原料厂的PLC控制系统主要完成以下工作：①受料、卸料、混匀以及烧结、高炉所有胶带机的料流系统的启／停操作控制与监视；②混匀配料系统的操作控制与运行监视。本文重点对PLC控制系统的硬件和软件部分进行详细介绍。

1 系统硬件构成

本PLC控制系统由中控室和现场PLC控制站组成。现场控制站采用 Modicon TSX Quantum系列PLC、分布式网络结构、TCP／IP通讯协议。每个控制站由一套PLC控制装置组成，CPU采用140CPU65150。混匀控制站带有一个远程站。电子皮带秤仪表、变频器与圆盘给料机变频器采用PROFIBUS-DP方式与PLC进行通信。

画面监控软件采用施耐德公司的Vijeo citect 7.2中文产品，PLC组态编程软件采用施耐德公司Unity Pro 6.0中文版，设置服务器2套、客户端8套、浏览器端2套。

系统网络配置如图1所示。工程师站由1台工控机组成；操作员站由6台工控机组成，其中有5台安装在中控室，用于完成从受料、卸料、混匀以及烧结、高炉所有皮带机的物料流转系统的启／停控制与监控，还有1台安装在配料控制室内，完成混匀配料系统的监控与操作。

系统网络采用光纤工业以太环网，各PLC控制站设置交换机，堆取料机无线通信装置通过配料控制室内的交换机连接。

2 软件组成

整个控制系统软件分为上位机软件和PLC控制软件两部分。

2.1 上位机软件

上位机软件以施耐德公司专用组态软件Vijeo citect 7.2作为开发平台，实现对整个系统的监控和数据管理。Vijeo citect 7.2是用于数据采集、监控和信息管理的工业监控软件包，可以通过工业以太网实现上位机与PLC之间的数据交换。Vijeo citect 7.2采用图形化操作与监视界面，实现了中文操作，具有动态工艺流程画面、控制操作、信号超限报警、历史数据存储查询、实时曲线与历史曲线显示、操作权限管理等功能。

在本系统中，监控软件主要包括以下功能：

（1）监控功能：实时监控系统设备的运行状态。

（2）流程选择：进行流程显示、流程选择，以及流程启、停、组合等。

（3）参数设置：包括控制参数的设置以及过程回路调节参数设置、系统设备的启／停参数设置、PID控制参数以及其他各种需要操作的参数的设置。

（4）启停控制：控制系统顺序启停，对设备单独调试进行设置和控制。

（5）趋势曲线：显示重要参数趋势曲线。

（6）故障管理：包括控制系统异常状态自诊断、生产设备事故报警、自动记录功能等，可对报警、故障信号实时显示，并进行归档和统计。

（7）数据采集及处理：包括除尘风机与10kV电机运行电流、定子和轴承温度记录与显示，以及称重控制仪表的流量、带速等数据的采集显示，并对数据进行归档处理。

（8）报表管理：对重要的需要归档的数据进行统计和查询，并以年报表、月报表、日报表或者自由报表形式进行保存或打印。

（9）用户管理：对登录系统用户的权限进行配置，管理员给不同的用户授予不同的权限，对用户登录、退出进行记录，以防止非工作人员进入系统进行误操作。

2.2 PLC软件

采用施耐德编程组态软件Unity Pro 6.0作为PLC的专用编程软件，安装于工程师站上，可以实现程序的在线修改与上传下载。其主要特点为：①支持5种IEC61131-3标准编程语言；②全面支持中文；③具有更友好的软件设计界面；④具有自定义的标准化可重用组件，均可以轻松地重复使用，以减少开发和现场安装时间，从而优化质量并加快研制进程；⑤诊断窗口可以以时间顺序清晰地显示所有系统和应用程序故障；⑥具有广泛的开放性。PLC软件的主要功能如下：

图1 系统网络配置

2.2.1 流程选择功能

在流程未启动之前进行流程选择，未选中的流程将不能启动。

流程选择采用画面上流程线的颜色变色表示，当某一系统流程被选中时，其相应的画面上的流程流向箭头、流程线将变色。若画面上设备图形在屏幕上闪烁时，表示该设备不正常（信号或现场开关不到位等），该流程将不能启动。流程选择完成后，此选中的流程将保持直到下一次选择系统流程。设置流程选择清除按钮，可用来清除流程选项，在流程启动和运行中流程选择清除按钮无效。有流程交叉（公共切换点）时移动可逆卸料胶带机、摆式漏斗、可逆皮带机等设备，流程选择时不能同时选中两个流程，除非选择特殊的流程切换功能。

2.2.2 混匀配料控制功能

混匀配料仓下设圆盘给料机＋配料秤，组成定量给料系统，采用变频器双调方式。

配料方式有自动、手动、现场仪表手动三种方式。

自动方式：在画面上设定各种物料配比，系统自动调节各种物料的给料量。

手动配料方式：在画面上调节各种物料的给料量。

现场仪表手动配料方式：由机旁仪表设定完成。

2.2.3 排料的控制方式

控制系统与配料秤二次仪表、配料秤变频器、圆盘变频器采用DP网络方式连接传输信号，同一个配料仓配料秤、圆盘调速采用双调控制方式进行排料控制。配料的排料量设定值运算由中控操作员站完成，配料秤的PID控制运算由配料秤的二次仪表完成。排料量设定值信号既可以是经过自动运算得到的，也可以在中控操作员站画面上手动设定，还可以在现场仪表盘上手动给定。

2.2.4 汽车受料槽铁矿粉预配料控制功能

16个铁原料槽槽下给料设备为定量圆盘＋配料秤，定量圆盘给料机、自动配料秤采用交流变频器双调调速方式，配料方式设置自动、远程手动、现场手动三种方式。

自动方式在画面上给出各物料配比及排料量设定值，系统自动调节各种物料的给料量。设置数据设定画面，画面中具有原料配比设定合理性检查、配比设定、延时设定、累积偏差处理等功能。

远程手动方式通过中控操作员站的变频器频率调节画面来调节各变频器的频率，控制给料量。

现场手动方式由现场操作人员在机旁操作箱上启动并调节各变频器的频率，画面仅监视设备的启停状况。

2.2.5 可逆胶带机、摆式漏斗、移动卸矿车控制功能

可逆胶带机（含可逆移动胶带机）运行方向位置随画面流程选择时可自动选取，也可采用画面操作和机旁手动操作。

摆式漏斗（溜槽）位置随画面流程选择时可自动选取，也可采用画面操作和机旁手动操作。

移动卸矿车位置设置画面手动操作和机旁操作。画面中可设定和控制移动卸矿车移动距离，并显示移动卸矿车的位置信息。

画面设置可逆移动胶带机、摆式漏斗、移动卸矿车的位置信号，到位信号参与控制。

流程启动前，如果以上设备不在对应位置，可通过画面点取操作，将设备运行到位。

2.2.6 其他流程系统功能

除上述功能以外，还具有以下功能：

（1）根据混匀堆料的工艺要求完成对现场堆料机的远程手动和自动堆料作业。

（2）监视管式胶带机运行参数，并控制其设备参与相关流程选择、启动、停机连锁。

（3）具有从管式胶带机出口到粉矿料仓顶部的移动卸矿车（含移动卸矿车的位置定位）及设备的连锁启停、流程选择等控制功能。

（4）具有全厂计量功能：电子皮带秤带DP通信接口，通过计算机网络将计量数值传输到中控室计算机，并在画面上显示瞬时量、累积量，累积量累积时间＞1年；可对混匀堆料机堆料瞬时量、混匀取料机取料瞬时量、一次料场堆取料机瞬时量、进入管式胶带机的输送瞬时流量值设置报警，其报警值为这些设备额定能力的100＋5‰，并自动记录入报表。

3 结语

本系统投入使用一年多以来，运行稳定可靠，极大地提高了生产率，满足了烧结、高炉系统对原料的需求。实践证明，该系统各项功能均达到了设计要求，满足各项技术指标及控制精度要求，取得了比较好的控制效果。