转炉副原料称重配料控制系统设计.pdf

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1、982化工自动化及仪表第39卷转炉副原料称重配料控制系统设计洪燕魏毅立(内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头014010)摘要设计采用PCS一7过程控制系统，该系统利用$7-400PLC作为主站，ET200分布式I／O作为从站，结合STEP'／编程软件、WinCC画面控制、PROFIBUS现场总线和工业以太网来实现转炉副原料称重配料的自动控制。系统投运后，提高了转炉副原料称重配料的自动化程度，降低了能耗。关键词过程控制系统转炉副原料称重配料PLC中图分类号THl65+．4文献标识码A文章编号1000-3932(2012)08-0982-03转炉炼钢系统主要包括氧枪

2、系统、锅炉及水系统、底吹系统和副原料配／下料控制系统。在副原料配／下料控制系统中副原料的加入时间、加入量对钢的纯度、硬度、品种的控制有着重要的作用，因此在转炉炼钢中副原料称重配料控制系统是重要的研究对象。在以往的转炉炼钢过程中，转炉炼钢主要采用仪表控制系统，但是仪表控制系统在经过多年的运行后，设备逐渐老化，出现故障时难以查找故障预案，这样给生产调试、编程组态和生产维护带来了许多不便。笔者将原来转炉炼钢所采用的仪控系统改造成为PCS-7控制系统；将原来的直流传动中模拟控制升级为全数字控制，解决了上述问题，从而提高了转炉自动化程度、减低了劳动强度、降低了能耗和成本、提高

3、了产品质量，同时也为实现操作标准化、程序化、提高现代综合管理水平及生产调度水平提供了良好的条件。1转炉副原料称重配料系统工艺转炉炼钢的原料主要有主原料、副原料以及各种铁合金，而笔者主要是对副原料配料过程进行控制。转炉炼钢的副原料主要有石灰石、铁矿石、萤石、石灰、白云石、铁皮以及锰矿石等。它们主要是作为造渣材料和冷却剂来使用的。这些副原料根据工艺需要分批次、分时间加入转炉中。副原料配料的工艺设备主要包括存储原料的8个高位料仓、7个称量斗和3个汇总斗。原料从高位料仓下到称量斗靠电磁振动给料机给料，称量斗、汇总斗均由插板阀控制，插板阀是双电控气动阀。副原料被送到高位料仓中

4、，经电磁振动给料机将高位料仓中的副原料下到称量斗中，并在称量斗中称重计量，当称量斗中的物料重量达到规定重量后打开插板阀将原料下放到汇总斗中，最后当需要副原料下到转炉中时，打开汇总斗的插板阀完成下料，这就完成了一次配／下料的过程。其工艺流程如图1所示。炉后漏斗厂]弋夕高位料仓振料机称量斗插板阀汇总斗插板阀转炉图1转炉副原料下料工艺流程对副原料的称量，在整个配料系统是非常重要的。副原料在下到汇总斗之前，其称量由称量斗完成。每个称量斗由3个四线制称重传感器支撑，由传感器传来的模拟信号经A／D转换后相加，再进行相应的量纲变换就成为某一称量斗的称量值⋯。在该设计中选用电阻应变

5、式称重传感器作为副原料重量称量的检测原件。副原料的重量通过称量斗上的传感器转换成4～20mA(DC)电流信号，通过变送器将所得的测量值与给定值相比较，若有偏差信号产生，调节器则发出调节信号，通过调节执行器改变电磁振动给料器的振料频率，从而实现对料重的控制，保证收稿日期：2012-06-21(修改稿)第8期洪燕等．转炉副原料称重配料控制系统设计983了副原料的重量等于给定值：2·”。料重控制原理如图2所示。图2料重控制原理2控制系统的设计控制系统采用典型的两级监控方式(图3)。卜位机为管理级，可对下位机进行监控、操作等。L位机装有Windows操作系统和工控组态软件W

6、inCC，通过工业以太网可实现其与PLC的通信连接一‘“。PLC作为基础控制机，完成现场数据的采集和加工处理，并通过数字量输出模块实现对现场设备的控制。同时，该系统还采用了远程I／O分布式结构，整个系统按空间分为16m平台、低压室和操作室。操作室配置两套OS操作站，16m平台、低压室各配置一套ET200从站。该控制系统结构的优点在于：a．控制系统主站和一一套工程师站配置在低压室，各控制信号就近接入相应的ET200从站，节省了大量的信号电缆；b．各控制子系统的供电采用了优化的分组供电方式，各供电开关状态进入操作站画面监视，提高了判断、查找和处理故障的速度；C．原来的操

7、作开关、选择开关、按钮和指示灯全部取消直接进入计算机进行操作、显示，减少了外部故障点，提高了系统的可靠性，给生产、维护提供了极大的方便。：操作唪Il：程师站操作站!s7—400ii鲥，1I_一一一一一一l旧非；耋r、IpIjj^‘陬1I1‘1‘。‘“7、⋯IP

8、IOFIBl，SI)PET200：低膻配电拳．IET200：16m甲台图3控制系统结构示意图在该设计中对副原料的称量部分还用到了称重专用模块SIWAREX。SIWAREX称重模块是紧凑型电子秤，用于测定料仓和贮斗的料位，对起重机载荷进行监控，对传送带载荷进行测量或对工业提升机、轧机的超载进行安全防护等，可