西门子S7-400PLC指针编程实现高炉自动装料

宁戎,洪志祥

西门子S7-400PLC指针编程实现高炉自动装料

宁戎,洪志祥

（安徽马钢自动化信息技术有限公司，安徽马鞍山243011）

介绍了当前比较通用的一种有料车高炉的自动装料方式，并详细解释了如何通过西门子S7-400PLC指针编程的形式，使用一个关联的数据区，一个动态的巡检字，三套并联的程序结构，实现高炉自动装料的方法。

高炉自动装料；PLC；指针编程

1 高炉自动装料概述

随着高炉生产自动化技术的不断进步，西门子PLC在其应用范围不断完善，特别是近年来PLC自动化控制日臻成熟，针对有料车高炉槽下的自动化配料、自动化装料PLC编程也日趋繁杂；控制方式也日趋多样。这里通常说的高炉自动装料实际上是由高炉自动备料和高炉自动装料组成：高炉首先要根据炉况制定高炉装料方案，再根据装料方案制定高炉的配料单，自动化系统根据配料单预先备料到高炉左右二侧汇总斗，先完成备料过程。之后自动化系统再根据配料单将左侧或右侧汇总斗内的备料放至高炉二侧的料车，由料车送料至炉顶，完成高炉自动装料。

如图1所示，上半部分为炉料配方编号，一个配方的炉料重量即为高炉料车的装载量，炉料配方由烧结配方和焦炭配方组成。图示的下半部分为高炉自动装料的配料单，横坐标为批次，预设15个批次，预留最大批次输入。纵坐标为每批次内的“前半批”、“后半批”、“附加批”，共计10个车次，配料单内填写的数字为“配方号”。若不使用该车次，配方号输入“0”即可。高炉自动装料循环执行的，从第一批的第一车开始，到达“料单周期设定”批次的最大车次后，系统会自动跳转到第一批的第一车开始；周而复始，循环执行。图1中料单周期设定为2。

本文主要针对这种目前比较常见的高炉备料、装料方式，使用西门子S7-400PLC的指针编程方法，实现高炉的自动备料和自动装料。

2 自动装料程序实现

根据高炉自动装料的特点，预备焦炭的称量斗和预备烧结矿的称量斗是相互独立的，而装料工序和备料工序也是互不干涉，所以我们设计了三个数据指针在同一块数据区（DB块）循环扫描，判断系统当前应该执行什么任务。这三个指针分别是自动“备矿”指针、自动“备焦”指针和自动“装料”指针。“备矿”指针从一批一车开始寻找烧结矿的配方号，当寻找到有效的烧结配方号后，执行备矿工序，将备矿卸至汇总斗后再继续向下寻找有效的烧结配方号，周而复始地执行备矿工序，直至将高炉二侧的汇总斗全部装满。“备焦”指针和“备矿”指针作用相同，它是从料单上寻找有效的焦炭配方号，将焦炭备料至高炉二侧的焦炭称量斗。

而“装料”指针的任务是从一批一车开始寻找有效的配方号，调配高炉料车到位后，打开对应的汇总斗或称量斗的仓门，完成装料至料车的工序。这三个指针执行的是同一组数据，先备料，再装料，完美执行高炉配料单的装料任务。

2.1 预设自动备料和自动装料的地址空间

首先要在S7 400-PLC中建立一个自动备料和自动装料的地址空间，这里我们预设了DB160，定义为装料顺序表，如图2。

数据块DB160内高炉自动装料和操作画面的数据关系，如表1。

装料顺序表建立后，HMI上输入配方号即可直接写入到对应的地址上，即在程序中预设了自动备料和自动装料的地址空间，后续设计的三个指针将在这片区域寻址运作。在此基础上，我们还要设计一个“巡检字”，让15个批次的每个车次都有对应的数字，再让“巡检字”和DB块内的地址建立联系，这样通过“巡检字”的值即可找到对应的DB块地址。表2为“巡检字”数据表。

2.2 自动备矿的程序指针及实现方法

通过表1、表2很容易发现巡检字的值和DB块地址之间的关系：巡检字的值乘以2等于其所对应的字（WORD）的地址，利用这个简单的数学关系，设计了一个程序流程如图3所示。主要的过程有：初始化程序，用于停炉检修或PLC重新上电，将巡检字和记忆字清零；巡检字等于记忆字加1，用于从小批次到大批次巡检有效的配方号。当巡检字大于料单最大周期设定（料单周期设定值乘以10）时，要跳转到“一批一车”的位置，即要使巡检字重新等于1，实现循环备矿。

在读取到配方号以后，还要进行配方号的有效性判断，这里备矿的有效的配方号是3～8、11～16，除此之外的配方号，均为无效配方号。配方号被判断无效后，巡检字要加1后重新巡检。若配方号判断有效则执行配方，待备矿完成后，巡检字再加1，程序再重新循环执行。

S7-400PLC主要程序代码部分程序如下:

L#current_v//载入巡检字

L 2

*I

T#t_POINTER//暂存在临时变量

SLD 3

T#t_P_ADRESS//转换成32位地址指针并暂存

LAR1//将地址指针存入到寄存器

OPN"装料顺序表"//打开DB块

L DBW[AR1,P#0.0]//载入DB块中的指针所指向的地址

T#State_Word//载入的上述地址的值（配方号）传到状态字中

L#current_v

T#last_v//记忆字=巡检字

A#Finish_FB

FP#finishi_p

R#Metage_signal//执行配方完成后复位

2.3 自动备焦的程序指针及实现方法

自动备焦碳的程序指针及实现方法同自动备矿，只是在配方号有效性判断上有所不同，备焦的配方一般比较简单，焦炭的品种比较单一，仅仅当配方号等于1时，配方有效，执行自动备焦。因为备焦的设备和备矿的设备相互独立，互不影响，所以备矿和备焦又可以同时运行。

2.4 自动装料的程序指针及实现方法

自动装料的程序指针及实现方法和自动备矿（备焦）的结构相同，在配方号的判断上将识别全部的矿石配方和焦炭配方，当自动备矿和自动备焦等各方条件均完成时，且高炉料车也准确到位的情况下，对应的操作是打开汇总斗或称量斗的仓门，将炉料卸至高炉料车，再发送指令高炉料车上升卸料，从而完成高炉自动装料。

3 总结

本指针编程应用于山西晋钢3#、4#高炉，通过近一年多的运行，证明该自动上料程序结构非常简洁高效、稳定可靠，对高炉的稳产高产提供了有力地保证，得到了用户的一致好评。

[1]宋乐鹏,柳果.基于PLC控制的加热炉温度控制系统[J].自动化技术与应用.2007,10:121-122

[2]张文明.基于PLC的温度控制系统的设计[J].安徽农业科学, 2011,29:18258-18261

[3]秦绪平,张万忠.西门子S7系列可编程控制器应用技术[M].北京:化学工业出版社,2011

收修改稿日期：2014-12-01

Automatically Charging Blast Furnace by SIEMENS S7-400PLC Via Pointer Programming

Ning Rong Hong Zhixiang
（Anhui Ma Gang Automation and Information Technology Co.,Ltd.，Ma'anshan Anhui 243011）

This paper introduces a common kind of blast furnace with skip car that can automatic charging,and explain how to use the SIEMENS S7-400PLC with pointer programming,using a relational data area,a dynamic inspection of words,three sets of parallel program structure,to achieve automatic charging of blast furnace automatically.

automatically charging blast furnace;PLC;pointer programming

TP27

B

1006-6764（2015）01-0064-04

宁戎（1964-），男，工程师，现从事自动化设备管理工作。