西門子PLC在500t/d石灰窯上料系統(tǒng)中的應(yīng)用

谷志剛 趙忠華 徐震

摘要：本文介紹了山東富倫鋼鐵500t/d石灰窯上料系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝并詳細闡述了自動上料的連鎖控制功能。

關(guān)鍵詞：PLC旋轉(zhuǎn)布料器料位探測器

中圖分類號:TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)02-0020-02

1、概述

該系統(tǒng)采用STEP7-400系列可編程控制器，用Profibus掛ET200和STEP7-300功能模塊。系統(tǒng)是具有快速處理能力的專用計算機系統(tǒng)，500t/d石灰窯所有設(shè)備進行自動控制和計算機監(jiān)控，主要實現(xiàn)了上料系統(tǒng)生產(chǎn)工藝設(shè)備的自動/手動啟停，工藝畫面動態(tài)顯示等功能。

2、工藝簡介

窯前料倉下設(shè)有電機振動給料機，根據(jù)套筒窯裝料要求，定時將倉內(nèi)貯存的合格粒度石灰石給至膠帶機轉(zhuǎn)運裝入稱量料斗，經(jīng)稱量斗稱量后裝入料車內(nèi)，4t卷揚機將料車提升至環(huán)形套筒豎窯窯頂，將料車內(nèi)的石灰石加入窯頂布料系統(tǒng)，通過旋轉(zhuǎn)布料器進入窯內(nèi)。在窯頂設(shè)一料位探尺顯示窯內(nèi)的料位。布料系統(tǒng)設(shè)有密封閘門，它與旋轉(zhuǎn)布料器下部的料鐘互鎖，可以避免在向窯內(nèi)加料時外界空氣的進入。

3、控制技術(shù)方案

3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

PLC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

500t/d套筒窯分二個系統(tǒng)進行控制。Ⅰ系統(tǒng)為窯體上料、出料部分；Ⅱ系統(tǒng)為窯的燃燒部分。現(xiàn)只就Ⅰ系統(tǒng)得上料部分加以說明。

Ⅰ系統(tǒng)包括的設(shè)備有：

(1)料車卷揚，在風機房內(nèi)；

(2)料位探測器，在窯頂；

(3)窯液壓站，在窯下?？刂频脑O(shè)備有：窯頂有密封閘門、旋轉(zhuǎn)布料器、料鐘；窯下有稱量斗閘門、石灰出料推桿、灰倉出料閘門及廢氣三通閥。

3.3 控制功能

(1)料位探測器.窯頂設(shè)料位探測器（行程０～3m），其料位通過小卷揚上的主令控制器、編碼器在控制室內(nèi)顯示和控制。窯的加料周期只受料位探測器的控制，當料位探測器探得窯內(nèi)料面已降到規(guī)定的需要加料高度（即低料位）時，發(fā)出裝料信號。將測桿提升到最高位，再開始加料（即為加料周期開始），加料完成后，將探測桿放至料面。

(2)石灰石稱量斗.當裝滿2.5t料時，便發(fā)出料滿信號。由于電氣聯(lián)鎖關(guān)系，相繼稱量斗前的膠帶機、給料機等都將依次停止。

(3)旋轉(zhuǎn)布料器.旋轉(zhuǎn)布料器向窯內(nèi)卸料有6個不同的位置（后附旋轉(zhuǎn)布料器的轉(zhuǎn)停位置說明），每個位置與下一個位置成60°,每個加料周期相當于向料車和旋轉(zhuǎn)布料器加料六斗料量共15t（即在窯內(nèi)鋪了一層料）。旋轉(zhuǎn)布料器首次向窯內(nèi)加料的第一個位置與料車卸到旋轉(zhuǎn)布料器的位置相同，料車將第二斗料卸到旋轉(zhuǎn)布料器后，便轉(zhuǎn)到下一個位置，而料車向旋轉(zhuǎn)布料器卸料位置總是第一個加料位置。每加一斗料，由計數(shù)器和儲存設(shè)備將其記錄下來。在將旋轉(zhuǎn)布料器中的第六斗料卸到窯內(nèi)之后，整個加料系統(tǒng)須待料位探測器發(fā)出新的加料周期指令，等待過程中，旋轉(zhuǎn)布料器、料車以及石灰石配料稱均應(yīng)保持滿料，當料位探測器發(fā)出下一個加料指令時，旋轉(zhuǎn)布料器立即將料卸入窯內(nèi)，然后再從料車中裝第二斗料。

3.4 操作連鎖系統(tǒng)

(1)Ⅰ系統(tǒng)中的液壓站油泵為長期工作，其余的設(shè)備均為短時、反復工作。其控制過程如下：PLC接到啟動信號后當料位探測器探得窯內(nèi)料面已降至規(guī)定的最低料位時，立即將探尺提升到最高位。原料倉下的振動給料機開始給料，膠帶機向稱量斗內(nèi)加料（此時稱量斗閘門關(guān)閉），當料重達到2.5t時，膠帶機停止向稱量斗加料，稱量斗閘門打開（此時料車在窯下待料位置）將石灰石卸入料車內(nèi)，稱量斗閘門關(guān)閉，卷揚機啟動（先是慢速運行10秒，然后快速運行67秒，碰到減速限位開關(guān)后又變?yōu)槁傩旭?0秒停車）將料車提升至窯頂，在旋轉(zhuǎn)布料器上面有一個密封閘門，在料車上行時，密封閘門已打開；石灰石倒入旋轉(zhuǎn)布料器內(nèi)，密封閘門關(guān)閉，然后旋轉(zhuǎn)布料器開始旋轉(zhuǎn)，當轉(zhuǎn)至卸料位時，料鐘打開，石灰石加入窯內(nèi)，料鐘關(guān)閉，必須與密封閘門互鎖。一批料加完后，探尺再下降放在料面，直至下一個加料周期開始。

卷揚機在四個地方設(shè)置緊急停車按鈕，即卷揚機旁、窯頂、稱量間和控制室。不論是機旁單機操作還是PLC控制，該緊急按鈕均參與控制。

(2)窯加料系統(tǒng)聯(lián)鎖.液壓站→4﹟膠帶機→5﹟膠帶機→探料尺上提→稱量斗閘門開→稱量斗閘門關(guān)→料車上升→向旋轉(zhuǎn)布料器加料→料車下降→稱量斗閘門開→稱量斗閘門關(guān)；

料車上升→上料閘門開→旋轉(zhuǎn)布料器轉(zhuǎn)到受料位→料車卸料；

向旋轉(zhuǎn)布料器加料→旋轉(zhuǎn)布料器轉(zhuǎn)到卸料位→上料閘門關(guān)→料鐘下降→料鐘關(guān)閉→上料閘門開→旋轉(zhuǎn)布料器轉(zhuǎn)到受料位→向窯內(nèi)加料；完成一次加料。

附：旋轉(zhuǎn)布料器的轉(zhuǎn)停位置說明

第1位置：料車向旋轉(zhuǎn)布料器內(nèi)的加料位置，即布料器向窯內(nèi)的卸料位置，布料器不轉(zhuǎn)；第2位置：料車向旋轉(zhuǎn)布料器內(nèi)的加料位置不變，即布料器向窯內(nèi)的卸料時，轉(zhuǎn)60°，卸完料轉(zhuǎn)300°回到料車加料位置；第3位置：料車向旋轉(zhuǎn)布料器內(nèi)的加料位置不變，即布料器向窯內(nèi)的卸料時，轉(zhuǎn)120°，卸完料轉(zhuǎn)240°回到料車加料位置；第4位置：料車向旋轉(zhuǎn)布料器內(nèi)的加料位置不變，即布料器向窯內(nèi)的卸料時，轉(zhuǎn)180°，卸完料轉(zhuǎn)180°回到料車加料位置；第5位置：料車向旋轉(zhuǎn)布料器內(nèi)的加料位置不變，即布料器向窯內(nèi)的卸料時，轉(zhuǎn)240°，卸完料轉(zhuǎn)120°回到料車加料位置；第6位置：料車向旋轉(zhuǎn)布料器內(nèi)的加料位置不變，即布料器向窯內(nèi)的卸料時，轉(zhuǎn)300°，卸完料轉(zhuǎn)60°回到料車加料位置。

4、結(jié)語

本控制系統(tǒng)在富倫鋼鐵中已實際應(yīng)用，自投運以來運行穩(wěn)定、安全、可靠，滿足工藝要求，能夠節(jié)省人力并產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益，本文對類似生產(chǎn)線有一定的參考作用。