興澄特鋼球團(tuán)自動(dòng)化控制系統(tǒng)

陳鳴

【摘 要】本文介紹了興澄特鋼120萬t/a氧化球團(tuán)生產(chǎn)線（鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯-環(huán)冷機(jī)）的工藝流程以及施耐德公司QUANTUM系列PLC控制系統(tǒng)的系統(tǒng)控制方案、系統(tǒng)組成及功能，給出了該P(yáng)LC控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)、軟件配置，并對(duì)其中的控制要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)表述，這對(duì)于今后進(jìn)一步完善球團(tuán)自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有積極的意義。自投產(chǎn)以來，實(shí)際運(yùn)行穩(wěn)定，為球團(tuán)生產(chǎn)的安全順利運(yùn)行提供了有力的保障。

【關(guān)鍵詞】球團(tuán) 自動(dòng)化控制 PLC

興澄特鋼球團(tuán)生產(chǎn)線于2006年3月正式投產(chǎn)使用，整條生產(chǎn)線設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn)120萬t，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用施耐德公司昆騰系列PLC，該控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集、順序控制、連續(xù)控制和監(jiān)控操作等功能。

1 工藝介紹

球團(tuán)礦就是把細(xì)磨鐵精礦粉或其他含鐵粉料添加少量添加劑混合后，在加水潤濕的條件下，通過造球機(jī)滾動(dòng)成球，再經(jīng)過干燥焙燒，固結(jié)成為具有一定強(qiáng)度和冶金性能的球型含鐵原料。工藝流程如圖1所示。

2 控制系統(tǒng)組成

2.1 系統(tǒng)硬件配置

2.1.1 電控PLC控制系統(tǒng)

其中處理器采用昆騰系列140-CPU-534-14A，電源模塊采用140-CPS-114-20，遠(yuǎn)程通訊模塊采用140-NOE-771-01，I/O模板配置如下：數(shù)字量輸入模塊為140-DDI-353-00；數(shù)字量輸出模塊為140-DDO-353-00；遠(yuǎn)程I/O模塊采用140-CRP-932-00、140-CRA-932- 00。共有1個(gè)主站3個(gè)從站組成。

2.1.2 儀控PLC控制系統(tǒng)

其中處理器采用昆騰系列140-CPU-534-14A，電源模塊采用140-CPS-114-20，遠(yuǎn)程通訊模塊采用140-NOE-771-01，I/O模塊配置如下：數(shù)字量輸入模塊為140-DAI-753-00；熱電阻輸入模板為140-ARI-030-10；熱電偶輸入模塊為140-ATI-030-00；遠(yuǎn)程I/O模塊采用140-CRP-932-00、140-CRA-932- 00。擴(kuò)展模塊采用140-XBE-100-00，共有1個(gè)主站4個(gè)從站組成。

2.2 系統(tǒng)軟件配置

兩套PLC系統(tǒng)均采用CONCEPT2.6編程軟件，運(yùn)用梯形邏輯LD控制及功能塊FBD相結(jié)合的編程方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)各設(shè)備的啟停和保護(hù)，利用功能塊FBD強(qiáng)大的模擬量處理能力來完成模擬量的采集和處理。

上位機(jī)監(jiān)控軟件采用采用美國Wonderware公司的INTOUCH組態(tài)軟件，以Windows 2000作為系統(tǒng)平臺(tái)界面。

2.3 通訊

PLC與上位機(jī)之間采用環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。主機(jī)控制單元接受由I/O接口收集的信號(hào)進(jìn)行開關(guān)量和模擬量的處理后，將信號(hào)經(jīng)I/O接口實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。PLC系統(tǒng)主站與從站之間采用同軸電纜進(jìn)行通訊。

3 控制系統(tǒng)主要功能

3.1 電控部分控制

3.1.1 系統(tǒng)監(jiān)控畫面

共分為精礦輸入、磨礦及干燥、配料混合、造球篩分、干燥預(yù)熱、焙燒冷卻、成品輸出、粉塵散料、除塵等各個(gè)子系統(tǒng)及報(bào)警記錄畫面。

3.1.2 設(shè)備狀態(tài)顯示

設(shè)備正常停機(jī)時(shí)顯示為紅色，運(yùn)行狀態(tài)下顯示為綠色，失電及重故障狀態(tài)為紅色加閃爍。變頻器故障、拉繩、跑偏、打滑等重故障分別有特定顯示圖標(biāo)并帶中文說明，使得故障信號(hào)一目了然，同時(shí)在故障記錄中存檔，方便查詢。

3.1.3 系統(tǒng)啟?？刂?/p>

正常生產(chǎn)時(shí)設(shè)備切換至中控操作，可以實(shí)現(xiàn)以下各項(xiàng)功能：

流程順啟 啟動(dòng)時(shí)按逆料流方向，從某一流程最后一臺(tái)設(shè)備開始依次啟動(dòng)，直到第一臺(tái)設(shè)備啟動(dòng)后，才開始供料。系統(tǒng)主要設(shè)備啟動(dòng)前，該設(shè)備旁電鈴響鈴15秒，以作警示。啟動(dòng)過程中，如果出現(xiàn)設(shè)備啟動(dòng)條件不夠，發(fā)生故障，人為干預(yù)等不允許系統(tǒng)繼續(xù)啟動(dòng)的情況時(shí)，系統(tǒng)將終止啟動(dòng)，并發(fā)出報(bào)警。

順停時(shí)按順料流方向，先停供料設(shè)備，然后從第一臺(tái)至最后一臺(tái)設(shè)備依次停止，每臺(tái)設(shè)備之間按預(yù)定的延時(shí)時(shí)間發(fā)停機(jī)命令，即要求前面設(shè)備的余料清除后再停止后面運(yùn)行的設(shè)備。延時(shí)時(shí)間根據(jù)皮帶的長(zhǎng)度和皮帶運(yùn)行時(shí)的速度計(jì)算得出。

如果保護(hù)裝置失靈發(fā)生事故沒有動(dòng)作或遇緊急情況時(shí)可以使用緊急停機(jī)功能，在電控系統(tǒng)上位機(jī)每個(gè)流程操作畫面的右上方都有一個(gè)緊急停機(jī)的按鈕，當(dāng)操作人員按下該按鈕時(shí)，對(duì)應(yīng)的流程內(nèi)的所有設(shè)備立即全部停止。

3.1.4 故障報(bào)警及停機(jī)

發(fā)生輕度故障：如皮帶輕度跑偏，電控系統(tǒng)上位機(jī)操作畫面顯示輕故障報(bào)警，此時(shí)設(shè)備還可以繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，只發(fā)出報(bào)警提示操作人員；2發(fā)生重度故障：如皮帶發(fā)生打滑、嚴(yán)重跑偏故障時(shí)，故障點(diǎn)及其上游設(shè)備瞬時(shí)停機(jī)，并在畫面上顯示重故障報(bào)警，故障點(diǎn)下游設(shè)備保持原工作狀態(tài)不變。待故障解除后，可以從故障點(diǎn)向上游重新啟動(dòng)設(shè)備。在上位機(jī)畫面上可以看到滾動(dòng)條形式實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前最新故障和設(shè)備啟停狀態(tài)。

現(xiàn)場(chǎng)緊急情況：如在皮帶旁發(fā)生緊急情況，現(xiàn)場(chǎng)人員可以立即拉事故拉繩開關(guān)，此時(shí)故障點(diǎn)及其上游設(shè)備瞬時(shí)停機(jī)，故障點(diǎn)下游設(shè)備保持原工作狀態(tài)不變。待緊急情況處理完畢，拉繩開關(guān)復(fù)位后，通知主控室操作人員重新啟動(dòng)，此時(shí)從故障點(diǎn)自動(dòng)恢復(fù)生產(chǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作：當(dāng)設(shè)備切換至現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)時(shí)，中控就不能控制，只能在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的單機(jī)啟停，現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作時(shí)沒有程序連鎖保護(hù)，一般只供試驗(yàn)調(diào)試或檢修時(shí)用。

3.2 儀控部分控制

3.2.1 礦槽料位監(jiān)視及管理

根據(jù)礦槽中物料重量或物料高度的檢測(cè)信號(hào)監(jiān)視礦槽的料位及進(jìn)行物料管理。

3.2.2 鐵精礦倉排料控制

在礦槽下設(shè)有圓盤給料裝置，通過控制各礦槽的排料量，使得進(jìn)入球磨機(jī)的料量在控制的范圍內(nèi)，操作人員在畫面上輸入精礦倉“總輸送量”，控制系統(tǒng)根據(jù)配料秤的運(yùn)行臺(tái)數(shù)平均分配求出每臺(tái)配料秤排料量的設(shè)定值（排料量設(shè)定值=總輸送量/配料秤運(yùn)行臺(tái)數(shù)）。該值通過I/O接口輸送到配料秤的二次表上，由二次表進(jìn)行PI控制運(yùn)算，輸出控制信號(hào)給變頻器完成精礦倉的排料控制?；蛘咴诋嬅嫔鲜謩?dòng)設(shè)定排料給定值完成排料目的。

3.2.3 球磨機(jī)加水量控制

本生產(chǎn)線設(shè)計(jì)有三臺(tái)球磨機(jī)，為了保證球磨機(jī)內(nèi)礦漿濃度保持在一定水平值，從而達(dá)到最好的磨礦效果，設(shè)置了三臺(tái)加水調(diào)節(jié)閥分別給三臺(tái)球磨機(jī)加水，控制系統(tǒng)根據(jù)球磨機(jī)磨礦量和操作人員設(shè)定的加水比例，計(jì)算出每臺(tái)球磨機(jī)的加水量作為給水調(diào)節(jié)閥的設(shè)定值，然和根據(jù)該設(shè)定值和水管上電磁流量計(jì)的測(cè)量值進(jìn)行PID控制運(yùn)算，其控制輸出給給水流量調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)水流量。或者直接在畫面上手動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥的開度達(dá)到控制水量的目的。

3.2.4 精礦干燥燃燒控制

為了保證原料有良好的造球性，需對(duì)水分過高的精礦進(jìn)行干燥，因此在精礦干燥室設(shè)有干燥筒，對(duì)供給精礦熱風(fēng)爐燃燒用的煤氣，空氣的流量進(jìn)行自動(dòng)控制，既保持料層最佳干燥溫度，又能實(shí)現(xiàn)煤氣的充分燃燒。

3.2.5 配料系統(tǒng)自動(dòng)控制

生產(chǎn)球團(tuán)需用的原料有鐵精礦和膨潤土，將這些原料按照所要求的配合比進(jìn)行自動(dòng)給料的過程稱為配料系統(tǒng)的自動(dòng)控制。根據(jù)操作人員設(shè)定的配合比和綜合輸送量，計(jì)算出每個(gè)配料裝置排料量的設(shè)定值（排料量設(shè)定值=綜合輸送量*配合比），該值通過I/O接口輸送到配料秤的二次表上，由二次表進(jìn)行PI控制運(yùn)算，輸出控制信號(hào)給變頻器完成配料系統(tǒng)的自動(dòng)控制。

3.2.6 回轉(zhuǎn)窯燃燒控制

為了保證成品球質(zhì)量，應(yīng)控制好焙燒溫度，因此，對(duì)供給回轉(zhuǎn)窯燃燒用的轉(zhuǎn)爐煤氣，天然氣，空氣的流量進(jìn)行自動(dòng)控制，即能保持最佳溫度，又能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣和天然氣的充分燃燒。

3.2.7 三大機(jī)聯(lián)速控制

鏈篦機(jī)，回轉(zhuǎn)窯，環(huán)冷機(jī)的速度按聯(lián)動(dòng)比例控制。

4 結(jié)語

自投產(chǎn)以來，PLC系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，提高了生產(chǎn)效率，降低了故障停機(jī)時(shí)間，為球團(tuán)生產(chǎn)的安全順利運(yùn)行提供了有力的保障。