采用QUANTUM系列PLC完成轉(zhuǎn)爐上料系統(tǒng)自動(dòng)控制

1 引言
轉(zhuǎn)爐上料系統(tǒng)負(fù)責(zé)給轉(zhuǎn)爐的輔原料高位料倉(cāng)、鐵合金中位料倉(cāng)、鐵合金爐后料倉(cāng)及LF爐精煉料倉(cāng)提供各種合格的冶煉輔料，滿(mǎn)足煉鋼過(guò)程中造渣、脫氧、合金化及成分微調(diào)、爐外精練的需要。

2 上料系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)介
上料系統(tǒng)包括輔原料和鐵合金上料系統(tǒng)兩套上料設(shè)備組成，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)就是要求充分利用輔原料、鐵合金兩套上料系統(tǒng)設(shè)備，完成輔原料A1、A5流程及鐵合金A2、A3、A4、A6、A7、A8流程的操作。在自動(dòng)化功能上要實(shí)現(xiàn)各流程皮帶機(jī)的手動(dòng)、自動(dòng)、非常手動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)本地操作四種運(yùn)行方式和卸料小車(chē)的自動(dòng)準(zhǔn)確定位、振料機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)停止，為此需要在卸料小車(chē)、皮帶機(jī)、振料機(jī)等流程設(shè)備存在的相互連鎖關(guān)系基礎(chǔ)上，以清料時(shí)間為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)單一流程的順起、順停及換料操作，為了避免不必要的皮帶機(jī)停止操作，以提高上料系統(tǒng)運(yùn)行效率，需要實(shí)現(xiàn)輔原料A1、A5流程之間及鐵合金A2、A3、A4、A6、A7、A8流程之間的轉(zhuǎn)流程操作。各流程主要設(shè)備逐項(xiàng)介紹如下。
2.1 輔原料上料系統(tǒng)
(1) A1:地下料倉(cāng)振料機(jī)FVF01-FVF08;輔原料上料皮帶機(jī)FBC01-FBC03;輔原料卸料小車(chē)FXC1;輔原料高位料倉(cāng)FGC01-FGC10、FGC201- FGC210、FGC301- FGC310
(2) A5:石灰窯輸送皮帶機(jī);輔原料上料皮帶機(jī)FBC02-FBC03;輔原料高位料倉(cāng)FGC01-FGC10、FGC201-FGC210、FGC301-FGC310
2.2 鐵合金上料系統(tǒng)
(1) A2:鐵合金地下料倉(cāng)振料機(jī)TVF01-TVF14;鐵合金上料皮帶機(jī)TBC01-TBC03+TBC04正轉(zhuǎn)、TBC04T推桿正限位+TBC05;鐵合金中位卸料小車(chē)及推桿TXC1、1TXC1T1T、1TXC1T2T;鐵合金中位料倉(cāng):TZC01- TZC06、TZC201-TZC208、TZC301-TZC308
(2) A3:鐵合金地下料倉(cāng)振料機(jī)TVF01-TVF14;鐵合金上料皮帶機(jī)TBC01-TBC03+TBC04正轉(zhuǎn)、TBC04T推桿反限位+TBC06-TBC07;鐵合金爐后卸料小車(chē)及推桿TXC2、TXC2T;鐵合金爐后料倉(cāng):LHC01-LHC06、LHC201-LHC206、LHC301-LHC306
(3) A4:鐵合金地下料倉(cāng)振料機(jī)TVF01-TVF14;鐵合金上料皮帶機(jī)TBC01-TBC03+TBC04反轉(zhuǎn);1#精煉上料皮帶JBC01;1#精煉鐵合金卸料小車(chē)及推桿:1JXC1、1JXC1T;1#精煉料倉(cāng):SBN01-SBN16
(4) A6:石灰窯輸送皮帶機(jī);鐵合金上料皮帶機(jī)TBC02-TBC03+TBC04反轉(zhuǎn);1#精煉上料皮帶JBC01;1#精煉鐵合金卸料小車(chē)及推桿:1JXC1、1JXC1T;1#精煉料倉(cāng):SBN01-SBN16
(5) A7:鐵合金地下料倉(cāng)振料機(jī)TVF01-TVF14;鐵合金上料皮帶機(jī)TBC01-TBC03+TBC04正轉(zhuǎn)、TBC04T推桿正限位+TBC05;2#精煉上料皮帶2JBC01;2#精煉鐵合金卸料小車(chē)及推桿:2JXC1、2JXC1T;2#精煉料倉(cāng):JGC01-JGC216
(6) A8:石灰窯輸送皮帶機(jī);鐵合金上料皮帶機(jī)TBC02-TBC03+TBC04正轉(zhuǎn)、TBC04T推桿正限位+TBC05;2#精煉上料皮帶2JBC01;2#精煉鐵合金卸料小車(chē)及推桿:2JXC1、2JXC1T;2#精煉料倉(cāng):JGC01-JGC216
其中A1和A5流程之間以及A2、A3、A4、、A6、A7、A8流程之間的共用皮帶機(jī)很多，如何實(shí)現(xiàn)在不停共用皮帶機(jī)的條件下，各流程的正常切換操作是上料系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的關(guān)鍵。

3 程序設(shè)計(jì)的主要工藝依據(jù)
3.1 外部控制
(1) 皮帶機(jī)要求順著到所上料倉(cāng)的上料方向逆起順停。
(2) 皮帶機(jī)控制從屬于流程選擇方式:自動(dòng)、手動(dòng)、非常手動(dòng)。
(3) 當(dāng)皮帶工作機(jī)在自動(dòng)方式時(shí)，振料機(jī)、卸料小車(chē)及推桿根據(jù)需要可以工作在手動(dòng)或非常手動(dòng)方式。
(4) 進(jìn)行更換料種、轉(zhuǎn)流程操作時(shí)，卸料小車(chē)及流程都要選擇自動(dòng)方式，而振料機(jī)可以根據(jù)需要工作在自動(dòng)或手動(dòng)、非常手動(dòng)方式，只有在自動(dòng)和手動(dòng)方式下振料機(jī)和所上的料倉(cāng)之間有連鎖關(guān)系, 以免因操作失誤造成混料。
3.2 連鎖控制
(1) 振料機(jī)在自動(dòng)、手動(dòng)、非常手動(dòng)等上位操作方式下，只要振料機(jī)下的皮帶機(jī)未運(yùn)行，振料機(jī)不運(yùn)行。
(2) 當(dāng)所設(shè)定的上料重量完成后，振料機(jī)自動(dòng)停機(jī)。
(3) 振料機(jī)在自動(dòng)、手動(dòng)操作方式下，當(dāng)所選擇的上料料倉(cāng)到達(dá)高料位或高高料位時(shí)，振料機(jī)自動(dòng)停止。
(4) 無(wú)論皮帶機(jī)在什么操作方式，只要所選擇的上料料倉(cāng)到達(dá)高高料位，皮帶機(jī)都執(zhí)行急停操作，但經(jīng)操作工確認(rèn)后可以繼續(xù)啟動(dòng)皮帶機(jī)清料，以便清空皮帶上的余料，為下次上料做好準(zhǔn)備。

4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 硬件配置設(shè)計(jì)
為了實(shí)現(xiàn)以上功能，我們采用了施耐德公司的QUANTUM系列PLC, 包括一個(gè)本地的16槽機(jī)架，一個(gè)16槽遠(yuǎn)程機(jī)架, 一個(gè)16槽擴(kuò)展機(jī)架，由于上料系統(tǒng)所涉及的設(shè)備分布較為分散，按照常規(guī)的電氣設(shè)計(jì)，從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備到PLC的信號(hào)模塊將需要很多控制電纜，無(wú)論給電氣施工還是維護(hù)都帶來(lái)很多不便，為此我們采用了TURCK公司的PROFIBUS DP遠(yuǎn)程I/O模塊，解決了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)的可靠傳輸問(wèn)題，系統(tǒng)硬件配置原理如圖1所示:

圖1 系統(tǒng)硬件配置原理圖

4.2 典型上料控制流程圖設(shè)計(jì)
無(wú)論在自動(dòng)、手動(dòng)還是非常手動(dòng)方式，都需要實(shí)現(xiàn)卸料小車(chē)的準(zhǔn)確定位，這也是一個(gè)典型的利用接近開(kāi)關(guān)進(jìn)行多點(diǎn)定位的應(yīng)用，為此利用QUANTUM系列PLC CONCEPT編程軟件的子程序功能，針對(duì)輔原料系統(tǒng)和鐵合金系統(tǒng)小車(chē)定位的不同特點(diǎn)，編制了專(zhuān)用的定位子程序，并在子程序中考慮了小車(chē)定位過(guò)程中可能發(fā)生的各種異常情況如:小車(chē)移動(dòng)超時(shí)、接近開(kāi)關(guān)失靈、鐵合金小車(chē)推桿不能正常到位、小車(chē)移動(dòng)極限位置保護(hù)等，即優(yōu)化了程序結(jié)構(gòu)，又保證了程序運(yùn)行的安全性。以較為復(fù)雜的更換流程為例，程序控制方框圖如圖2所示。

圖2 程序控制方框圖

5 結(jié)束語(yǔ)
轉(zhuǎn)爐上料系統(tǒng)涉及設(shè)備多、操作方式多，如果用常規(guī)的操作臺(tái)進(jìn)行操作，設(shè)計(jì)將非常煩瑣，為此我們采用了根據(jù)Monitor Pro上位監(jiān)控軟件編制的上位操作和監(jiān)控系統(tǒng)，包括輔原料高位料倉(cāng)、鐵合金中位料倉(cāng)、鐵合金爐后料倉(cāng)、精煉鐵合金料倉(cāng)的上料操作及上料系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)示、故障診斷及報(bào)警，料位機(jī)、皮帶稱(chēng)、料位開(kāi)關(guān)等上料系統(tǒng)儀表的顯示，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行的可視化，Monitor Pro工作在普通的PC機(jī)上，運(yùn)行于Windows 2000或XP操作系統(tǒng)，采用Client/Server結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大, 具有超大容量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)上料系統(tǒng)的操作監(jiān)示起到了重要作用。
通過(guò)采用QUANTUM系列PLC和Monitor Pro上位監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了我公司轉(zhuǎn)爐上料系統(tǒng)的自動(dòng)化，并通過(guò)多種操作方式的實(shí)現(xiàn)，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和對(duì)各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀況的適應(yīng)能力，提高了上料系統(tǒng)的運(yùn)行效率，減輕了操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度。