高炉矿焦槽及上料控制系统

张新力

(中冶赛迪工程技术股份有限公司)

高炉矿焦槽及上料控制系统

张新力

(中冶赛迪工程技术股份有限公司)

以某钢铁厂1 800m3高炉为例，介绍高炉矿焦槽及上料控制系统的硬件配置、网络结构和主要控制功能。

控制系统 矿焦槽 炼焦高炉

矿焦槽及上料系统是高炉炼铁工艺的重要组成部分，也是控制功能最复杂的单元，主要作用是储存和配备高炉需要的各种原燃料。某钢厂矿焦槽采用双列排料槽合并布置，共有矿焦槽16个，其中烧结矿槽5个、焦槽5个、球团矿槽3个、块矿槽两个、杂矿槽一个，并在碎焦筛分站设有一个小块焦槽。原料从贮料槽中通过给料机和振动筛筛分后，按一定的配比进入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]。

1 硬件配置与网络结构

高炉矿焦槽及上料控制系统硬件采用施耐德Modicon TSX Quantum 140 系列产品，控制器采用Quantum双机热备系统，CPU选用140 CPU 67160，两个CPU之间通过100Mb以太网光纤链路连接，运行时一主一备[2]。采取统一的背板总线技术，背板总线支持所有模块，支持模块热插拔，任何模块可插在任意插槽，背板总线实时通信速率达到80Mb/s。

如图1所示，高炉矿焦槽及上料控制系统采用两层网络结构。信息层中，中控室操作员站、工程师站与电气室PLC控制站之间的网络连接采用Modbus TCP/IP 协议，数据传输速率高达100Mb/s，采用信息行业实施标准TCP/IP[3]。控制层中，PLC主机架与远程I/O之间的通信采用S908通信协议，实现实时I/O数据和消息数据的高速传送。本系统主机架与远程I/O站采用RIO通信适配器(CRP、CRA)模板进行连接，形成冗余ModbusPlus网络，支持Quantum双机热备，提高了数据传输的可靠性。

图1 控制系统硬件结构

2 主要控制功能

2.1料制设置

料制设置包括料单设定和周期设定。料单和周期由操作员在界面设定，如图2、3所示。为了适应各种不同炉况的需求，矿石设置6种料单，代号为11～16，焦炭设置4种料单，代号为1～4，操作人员在每个矿石/焦炭称量斗位置填入相应的称量设定值(理论设定值)，对于不使用的称量斗，其设定值设为0。各个称量斗的排料顺序可以任意指定，矿石和焦炭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的任意位置后进入附加料批单配料。高炉的装料制度为C↓O↓，该料单完全满足要求，并且能适应更多复杂的炉况。

图2 料单设定界面

图3 周期设定界面

2.2料单执行

料单执行包括备料控制和排料控制，备料、排料控制流程如图4所示。备料控制是指程序自动读入料单称量设定值，并进行误差补偿算出称量目标值；按“见空就称”的原则自动称量矿石/焦炭到目标值；排料控制是指程序自动读入排料设定值，收到炉顶要料信号后，称量斗按设定的排料顺序和剩余重量依次自动排料，并保证料段连续。

图 4 备料、排料控制流程

2.3料流跟踪

料流跟踪主要是对物料位置和运行情况进行控制管理。料流的跟踪包括X101胶带机和Z1上料主皮带机上的矿石、焦炭的跟踪，根据上料胶带机的带速和长度，将上料胶带机的每个位置折算成相应的时间点，则每个称量斗在胶带机上的相对位置即可确定，利用称量斗闸门的开到位信号对胶带机上的料流进行实时模拟跟踪，料流的平移通过内部时钟来实现。料流的跟踪要求准确，与现场实际情况一致，否则会给操作人员错误的信息，不便于生产操作。

矿焦槽及上料控制系统监控画面如图5所示。

图5 矿焦槽及上料系统监控画面

3 结束语

结合某钢铁厂1 800m3高炉槽上料系统，介绍了控制系统的硬件配置、网络结构与主要控制功能，包括料制设置、料单执行和料流跟踪。该高炉已投入生产，运行稳定可靠，具有完备的故障处理机制和完善的人工干预手段，料单灵活便捷，料流跟踪准确，满足生产需求，并能适应更多复杂的炉况，具有一定借鉴意义。

[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] 李娟.基于Unity Quantum过程控制平台的高炉自动化设计[J]．计算机测量与控制，2010，18 (1)：83～84,103．

[3] 申世武，杨春，周芸. Modicon Quantum控制系统在烧结原料场系统中的应用[J].金属世界，2009，(6):56～59.

ControlSystemforCokeStockhouseandFeedingSystemofBlastFurnace

ZHANG Xin-li

(CISDIEngineeringCo.,Ltd.)

Taking a 1 800m3blast furnace of a steel plant as an example, the hardware configuration, network structure and main control functions of the coke stockhouse and feeding control system were introduced. The blast furnace in service runs stably and reliably with flexible and convenient material menu. It can meet the production demand completely.

control system,blast furnace,coking furnace

张新力(1984-)，工程师，从事工业电气自动化设计工作，xinli_0306@163.com。

TH865

B

1000-3932(2017)11-1028-03

2017-07-19，

2017-09-19)

2017第11届上海国际工业智能装备及自动化展览会

展会时间2017年11月20～22日展会地点上海新国际博览中心

2017第11届上海国际工业智能装备及自动化展览会将于2017年11月20～22日在上海新国际博览中心举办。本届工业智能装备及自动化展由亚洲智能制造业协会、中国机械企业管理协会、上海申仕展览服务有限公司、上海旻帆展览有限公司承办。展会总面积4万平方米，预计650多家国内外工业智能装备自动化及机器人行业知名企业将参加本次盛会。

2017上海国际工业智能装备及自动化展览会将有五大主题展区配合多种精彩纷呈的现场活动，同时举办满足各类专业人士需要的高端峰会和论坛，“全方位、立体式”地打造出中国工业智能自动化机器人的旗舰展。详情请登陆展会网站www.iasexpo.com。

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