精炼炉自动上料控制系统框架结构设计分析

刘昆明（唐山冀东装备工程股份有限公司，河北 唐山 064001）

精炼炉自动上料控制系统框架结构设计分析

刘昆明（唐山冀东装备工程股份有限公司，河北 唐山 064001）

文章分析了精炼炉自动上料控制系统整体设计方案，及可编程控制系统设计的基本原则和步骤，供实际参考。

精炼炉；自动上料控制系统；设计方案；工艺流程

在精炼炉自动上料控制系统中，利用电磁振动给料器和称重料斗能够使设备上料达到所要求的精度并且以PLC为控制核心，PLC通过对震动给料器和称重料斗等设备进行控制来达到自动上料。采用这一控制结构能够及时显示数据，提高上料过程的生产效率。

1 自动上料控制系统方案

1.1 工艺流程

精炼炉自动上料系统示意图

从上图可以看出，料仓、称重料斗和大倾角皮带等构成了精炼炉的整个上料系统。在工艺原理方面上位机发出指令后选择振动给料器及储料仓，此时振动给料器开始振动，当达到预定的重量后变为低速振动，物料由储灰仓进入称重料斗。在实际运行中，料斗称重量等于设定值时振动给料器停止振动。当称重料斗显示物料重量为零后，关闭闸板，延时停止水平皮带，延时停止大倾角皮带，上料结束。

1.2 控制要求

在该控制系统中能够根据称重料斗中测定的物料重量控制电磁振动给料器的高低速振动，下料结束后控制闸板的电液电机能够启动正转并通过行程开关使闸板达到指定位置，闸板打开后延时，水平电机和大倾角皮带能够顺序启动，称重料斗中重量为0时电液电机启动反转并通过行程开关使闸板闭合。延时后水平皮带和大倾角皮带顺序停止。总之，要求控制系统萤能根据设定参数和操作指令，控制相应机构依次动作，自动完成振动给料、称重、下料和送料等工艺，其中要满足称重精度要在±5公斤。同时电液电机能够实现顺序控制和自锁。在触摸屏应能够设定修改各工艺参数，采集重要工艺数据，故障检测。

1.3 控制系统方案论证

电控系统选择PLC与触摸屏结合的方案。PLC专为工业控制而设计，特点是使用灵活，当被控设备的工业过程发生变化时只需用编程器重新修改程序，就能满足新的控制要求，给生产带来很大方便。

2 可编程控制系统设计的基本原则和步骤

2.1 可编程控制系统设计的基本原则

任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。再设计PLC控制系统时，应该遵循以下基本原则：

a最大限度的满足被控对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案，协同解决实际中出现的各种的问题。

b在满足控制要求的前提下，力求使控制系统结构简单、经济、使用及维修方便。

c保证控制系统的安全、可靠。

d考虑生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余量。

2.2 可编程控制系统设计的一般步骤

PLC控制系统的设计一般包括以下几个基本步骤。

a深入了解被控制对象的工艺条件和控制要求

要详细了解工艺过程和控制要求，例如机械、液压、仪表、电气系统之间的关系，需要完成的动作，工作方式是否需要网络支持，是否需要报警，紧急情况的处理等。

b确定I/O设备，选择PLC机型

根据被控对象的功能要求，进一步确定系统的硬件构成。选择合适的输入设备、输出设备、输出设备启动的控制对象（电磁阀、电机等）。根据被控对象对PLC的动作要求和I/O设备所需点数选择合适的PLC。选择时应考虑PLC的内存容量、I/O模块和电源模块，如果需要网络支持还应考虑网络通信系统。

c分配I/O点，绘制I/O连接图

将所需控制的设备或系统的输入输出信号进行赋值，与PLC的输入输出编号相对应，并画出I/O分配表或I/O接线图。

d设计控制台、电气柜

画出电气控制主回路电气图；在设计主回路时要全面地考虑各种保护和联锁等问题；在控制柜布置和敷线时，应采取抑制各种干扰信号的措施，同时注意防尘、防静电、防雷电等问题。

e进行软件测试以及系统整体调试

程序输入PLC后，在将PLC连接到现场设备之前，应先进行软件测试工作，以排除程序的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。

f编制控制系统技术文件

包括说明书、电气原理图、电器布置图、元件明细表、流程图或语句表以及必要的文字说明等。

3 结语

设计了精炼炉自动上料的控制系统，通过PLC能够对电磁震动给料器、称重料斗电机等进行控制，能根据设定参数和操作指令，自动进行给料、称量、下料等工艺，完成石灰石和萤石的上料过程；采用PLC与触摸屏结合的电控方案，使系统结构简洁、紧凑，提高了控制程序和人机界面的灵活性。由触摸屏作为显示终端，可随时将设备的当前状态及故障信息用汉字直观显示，便于操作人员掌握设备状态，快速处理故障，系统的可靠性大为提高。

[1]朱超甫，李元，陈虎平.多个力传感器的共同测试技术.传感器世界.2001,(5):16-18.