赵世锦，巴 鹏，李 睿

随着我国工业自动化技术的稳步发展， 传统的手动、 半自动控制生产线已经开始改造升级。目前， 国外矿热炉电极控制主要通过控制电阻值的恒定并利用调节器控制电极[1]。 国内矿热炉电极自动控制的研究虽然起步较晚， 但发展迅速。针对电极升降系统的不平衡性、 耦合性、 非线性和时变特性， 电极的改造及电极升降系统的改进等问题， 已经提出多种改进方案和研究成果[2]。因此， 本文根据矿热炉的结构及工作原理， 设计一套基于PLC 及WINCC 组态的自动控制系统， 可以实现对矿热炉电极的自动控制， 同时能够实时反映矿热炉系统各项参数， 提高系统运行的可靠性， 有较大的的推广价值。

1 矿热炉控制系统

矿热炉生产的基本任务就是把金属元素从矿石或氧化物中， 通过氧化物的还原反应提取出来，其生产的基本原理基于选择性氧化还原反应热力学。 现代矿热炉正在向大型、 密闭、 节能、 低污染及炉体旋转方向发展。 矿热炉系统主要由炉体、 供电系统、 电极升降系统、 加料系统、 冷却水系统、检测和控制系统、 排烟除尘系统等组成（见图1）。该矿热炉控制系统采用三层构架， 分为上位机监控管理层， 下位机PLC 采集控制层和设备检测执行层[3]（ 见图2） 。 其中， 上位机监控管理层实时显示矿热炉系统的各项参数， 同时负责数据的归档处理， 以及远程监控及报警， 通过WINCC 设计人机交互界面。 下位机PLC 负责采集矿热炉的各项参数及实现PID 控制算法， 同时完成对电极的升降自动控制， 本文采用S7-300 型PLC， 利用STEP7 进行控制系统编程。……