焦?fàn)t的PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)

1 引言
國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)的6m焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，但由于其電控系統(tǒng)采用繼電器-接觸器控制，使用的繼電器數(shù)量多，線路復(fù)雜，投產(chǎn)后故障頻繁，很難保證機(jī)械設(shè)備功能的全面實(shí)現(xiàn)。我們?cè)趶V泛吸取國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在武鋼7#、8#焦?fàn)t推焦車(chē)、攔焦車(chē)上采用了PLC控制，進(jìn)行了硬件和軟件自行開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了分單元的自動(dòng)化操作。
推焦車(chē)生產(chǎn)過(guò)程按照工藝流程劃分為12個(gè)作業(yè)單元，攔焦車(chē)為10個(gè)作業(yè)單元，均采用“5-2串序推焦”和“一次對(duì)位”工藝。推焦桿或?qū)Ы箹艑?duì)準(zhǔn)爐位后，既可控制爐門(mén)又可清掃爐框。這種工藝與原有“9-2串序”工藝相比，由于減少了車(chē)輛移動(dòng)次數(shù)，每出-孔焦可縮短3～4min，雖然增加了控制系統(tǒng)的難度，卻提高了作業(yè)效率。為滿足多種作業(yè)同時(shí)進(jìn)行的復(fù)雜操作，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了“單元自動(dòng)操作”和“手動(dòng)操作”兩種方式。
2 焦?fàn)tPLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成
推焦車(chē)、攔焦車(chē)電控系統(tǒng)均選用美國(guó)MODICON公司的984-680PLC控制器，采用800系列模塊、智能I/O模塊、S908遠(yuǎn)程I/O驅(qū)動(dòng)器、J890遠(yuǎn)程I/O接口處理器和打印機(jī)等設(shè)備。
推焦車(chē)控制部分由1個(gè)本地站構(gòu)成，配置有4個(gè)I/O機(jī)架和31個(gè)I/O模塊,如圖1所示。攔焦車(chē)控制部分由1個(gè)本地站和1個(gè)遠(yuǎn)程站構(gòu)成，各配置有2個(gè)I/O機(jī)架和17、11個(gè)I/O模塊。供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了隔離變壓器和UPS電源。

3 推焦車(chē)、攔焦車(chē)控制系統(tǒng)功能
3.1 基本控制功能
焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械的檢測(cè)元件，由于受高溫、粉塵的條件限制，基本上采用限位開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)，而液壓系統(tǒng)用的電磁閥也不具有位置信號(hào)反饋功能，無(wú)法直接判斷輸出信號(hào)的執(zhí)行情況，因此在軟件編程時(shí)采用了重做、跳步、時(shí)間檢驗(yàn)等設(shè)計(jì)技巧。按照行程或時(shí)間原則，以間接的方式實(shí)現(xiàn)這一目的。其程序由設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)、聯(lián)鎖檢查、控制方式選擇、單元自動(dòng)控制、單步手動(dòng)控制、信號(hào)顯示、故障部位和過(guò)程數(shù)據(jù)檢測(cè)、數(shù)據(jù)打印8個(gè)程序塊組成，層次清晰，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于調(diào)試和維護(hù)。這里以推焦車(chē)控制為例進(jìn)行說(shuō)明,攔焦車(chē)控制功能基本相同,不再重復(fù)。圖2示出推焦車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)流程。

(1) 單元自動(dòng)控制
按照作業(yè)性質(zhì)劃分單元，實(shí)現(xiàn)取門(mén)、推焦，平煤、爐框清掃等分單元的自動(dòng)操作。單元間彼此獨(dú)立，也可通過(guò)可靠的聯(lián)鎖控制，實(shí)現(xiàn)多單元的同時(shí)操作。
(2) 手動(dòng)控制
每一作業(yè)單元又劃分成若干控制步，通過(guò)單獨(dú)的操作按鈕，實(shí)現(xiàn)控制步驟的獨(dú)立手動(dòng)操作。
(3) 重做功能
在單元自動(dòng)方式操作時(shí)，可能由于某種原因，代表一個(gè)動(dòng)作完成的開(kāi)關(guān)未能按規(guī)定的行程或時(shí)間動(dòng)作。為了正確判斷這些開(kāi)關(guān)是否屬于不可恢復(fù)的故障，根據(jù)自動(dòng)重做申請(qǐng)后的人工確認(rèn)，將自動(dòng)執(zhí)行重做功能，如重做成功則程序向下執(zhí)行，否則進(jìn)行故障報(bào)警。
(4) 跳步功能
運(yùn)行過(guò)程中，有些控制動(dòng)作雖未能在規(guī)定的行程或時(shí)間內(nèi)完成，但對(duì)整體功能的實(shí)現(xiàn)并沒(méi)有太大的影響，則采用跳步方式跳過(guò)這段程序，繼續(xù)向下執(zhí)行。
(5) 時(shí)間校驗(yàn)功能
用時(shí)間原則來(lái)判斷一個(gè)動(dòng)作指令是否完成。根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的速度和移動(dòng)的距離計(jì)算出校驗(yàn)用的時(shí)間設(shè)定值。動(dòng)作指令發(fā)出后，如在此時(shí)間內(nèi)完成即為正常，否則判斷為設(shè)備故障．時(shí)間校驗(yàn)功能又因同一控制過(guò)程中控制因素的變化而分成單時(shí)間和雙時(shí)間校驗(yàn)功能。
(6) 減速校驗(yàn)
推焦桿運(yùn)行至前進(jìn)端或后退端時(shí)，減速環(huán)節(jié)是否能正確投入，對(duì)推焦桿和焦?fàn)t爐體的安全是至關(guān)重要的。減速校驗(yàn)就是根據(jù)減速校驗(yàn)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作狀態(tài)，判斷渦流制動(dòng)是否投入，如未投入，即迅速切斷控制回路。
(7) 平煤次數(shù)選擇功能
根據(jù)工藝要求分為長(zhǎng)行程和短行程平煤兩種方式，每種方式又可有若干種不同的選擇。程序設(shè)計(jì)上采用了長(zhǎng)、短行程各有0～9種，可任意組合．只要事先選擇好開(kāi)關(guān)位置，程序即可按規(guī)定的方式和次數(shù)自動(dòng)進(jìn)行平煤。
3.2 監(jiān)控功能
(1) 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控功能
程序中利用“STAT”功能塊來(lái)檢測(cè)控制器中的各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，這些信息有CPU運(yùn)行狀態(tài)、存儲(chǔ)器保護(hù)狀態(tài)、后備電池工作狀態(tài)、AC電源狀態(tài)等，當(dāng)這些設(shè)備狀態(tài)正常時(shí)，程序允許執(zhí)行各種控制功能，如異常，立刻產(chǎn)生報(bào)警，切斷控制回路，并進(jìn)行數(shù)據(jù)打印。
(2) 聯(lián)鎖檢查
聯(lián)鎖檢查分單元自動(dòng)初始條件檢查、單元自動(dòng)運(yùn)行條件檢查和單步運(yùn)行條件檢查。通過(guò)聯(lián)鎖檢查，將確保在多單元同時(shí)作業(yè)時(shí)的可靠運(yùn)行，杜絕設(shè)備事故的發(fā)生。
(3) 推焦電流數(shù)據(jù)采集、處理和記錄功能．
(4) 狀態(tài)顯示和報(bào)警功能
生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，可通過(guò)燈光和音響按正常、重故障、輕故障狀態(tài)分別進(jìn)行顯示，并在故障發(fā)生時(shí)，根據(jù)故障性質(zhì)采取相應(yīng)的控制措施。
(5)過(guò)程數(shù)據(jù)檢出和打印功能
向操作和維護(hù)人員提供準(zhǔn)確的操作信息和維護(hù)數(shù)據(jù)是操作穩(wěn)定和系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要保證．在每次作業(yè)中，當(dāng)“重做”、“超時(shí)”、“跳步”、“聯(lián)鎖欠落”等故障發(fā)生時(shí)，均實(shí)時(shí)將發(fā)生故障部位的各種信息檢出，并通過(guò)內(nèi)部總線傳送到智能I/O模塊中，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，自動(dòng)打印出相關(guān)數(shù)據(jù)．這些數(shù)據(jù)包括運(yùn)行方式、單元號(hào)、數(shù)據(jù)類(lèi)型和具體故障部位的設(shè)備代碼．
4 運(yùn)行效果
本系統(tǒng)在武鋼7#、8#焦?fàn)t一次試車(chē)投產(chǎn)成功，實(shí)現(xiàn)了全部軟件設(shè)計(jì)功能，僅投產(chǎn)2個(gè)月就達(dá)到了推焦間隔10min的綜合設(shè)計(jì)指標(biāo)，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)同型號(hào)焦?fàn)t開(kāi)工順產(chǎn)、達(dá)產(chǎn)的新水平。與國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的繼電器控制的6m焦?fàn)t相比，具有下列優(yōu)點(diǎn):
(1) 推焦車(chē)每爐位動(dòng)作時(shí)間為405s，其作業(yè)效率提高了10%。
(2) 清門(mén)、清框、爐臺(tái)清掃、頭尾焦處理均實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
(3) 系統(tǒng)可靠性高，投運(yùn)以來(lái)運(yùn)行正常，與本廠4.3m焦?fàn)t相比，其月平均電氣故障時(shí)。
間比為1:10，故障率大大降低。
5 結(jié)束語(yǔ)
實(shí)踐證明，PLC控制系統(tǒng)在武鋼7#、8#焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)使用中具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并具有較高的推廣價(jià)值，為今后焦?fàn)t移動(dòng)機(jī)械全面采用PLC控制創(chuàng)造了條件。