袁偉斌 張春燕

摘 要：本設(shè)計的題目為“寧波鋼鐵有限公司高爐槽上小車自動加料設(shè)計”。設(shè)計的主要內(nèi)容包括：高爐槽上卸料系統(tǒng)概述；高爐槽上小車自動加料的控制流程設(shè)計；高爐槽上小車自動加料的穩(wěn)定性控制設(shè)計；高爐槽上小車自動加料的硬件改造。本設(shè)計適應(yīng)于電廠、鋼鐵廠、化工廠、制造廠等多個領(lǐng)域的儲料倉卸料系統(tǒng)。實用性較強(qiáng)，考慮到是實際工程的應(yīng)用，因此采用通俗易懂的語言進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：自動加料；雷達(dá)料位傳感器；料線；高爐槽上小車；自動控制

1 高爐槽上卸料系統(tǒng)概述

（1）現(xiàn)有控制方法。遠(yuǎn)程控制：將小車電氣柜門上的選擇開關(guān)打到遠(yuǎn)程檔，即可使用遠(yuǎn)程控制模式。中控操作員根據(jù)雷達(dá)料位計檢測到的料倉中的物料高度，將小車移動到某一料倉進(jìn)行加料。遠(yuǎn)程控制模式是現(xiàn)有控制方法中的主要控制方法?，F(xiàn)場控制：將小車電氣柜門上的選擇開關(guān)打到現(xiàn)場檔，即可使用現(xiàn)場控制模式。一般為檢修后或特殊情況（如：遠(yuǎn)程模式故障等）時使用。

（2）小車電氣控制系統(tǒng)。小車電氣控制系統(tǒng)包括：小車電源及控制電氣柜、滑線電纜、小車走行電動機(jī)。

2 高爐槽上小車自動加料的控制流程分析

控制流程：（1）通過料位計實時采集各個料倉的料位值；（2）將料位值分層管理，設(shè)定料位值優(yōu)先級；（3）判斷有幾個料倉需要加料，計算小車當(dāng)前位置與各個請求加料的料倉之間的距離；（4）讓小車去最近的請求倉加料（特殊情況：當(dāng)前倉也在請求，則小車不移動）。

（1）控制主邏輯料位判斷。名詞解釋：料線——自動對位時，各個料倉進(jìn)行料位判斷的標(biāo)準(zhǔn)料位值。低4料線——自動對位時，有任意一個料倉的料位低于4米。低5料線——自動對位時，有任意一個料倉的料位低于5米。低6料線——自動對位時，有任意一個料倉的料位低于6米。高6料線——自動對位時，所有料倉的料位高于6米。高7.5料線——自動對位時，小車所在料倉的料位高于7.5米。各個料倉通過將自己的料位值與料線進(jìn)線比較，從而決定是否向小車發(fā)出請求加料的信號。

（2）倉位距離的判斷。當(dāng)前倉位——小車當(dāng)前所在料倉。請求倉位——發(fā)出請求信號的料倉。目標(biāo)倉位——小車加料的料倉。

算法：當(dāng)前倉位：X 請求倉位：Yn 目標(biāo)倉位：Z

X-Y1X-Y2……X-Y12取最小值的倉=Z

如有兩個相等值則選擇小倉。

舉例說明：a.如小車在3#倉，現(xiàn)在3#、4#、5#倉均在發(fā)出請求加料信號，則X=3，3-33-43-5，得到的值為0、1、2，比較后目標(biāo)倉為最小值為0的倉。即Z=3，小車在3#倉不動。b.如小車在3#倉，現(xiàn)在4#、5#倉均在發(fā)出請求加料信號，則X=3，3-43-5，得到的值為1、2，比較后目標(biāo)倉為最小值為1的倉。即Z=4，小車開向4#倉。c.如小車在3#倉，現(xiàn)在2#、4#、5#倉均在發(fā)出請求加料信號，則X=3，3-23-43-5得到的值為1、1、2，目標(biāo)倉為比較后最小值為1的倉。但此時目標(biāo)倉有兩個，分別是2#和4#，程序設(shè)計有相同距離時選擇小倉。即Z=2，小車開向2#倉。

3 高爐槽上小車自動加料的穩(wěn)定性控制分析

系統(tǒng)的成功與否由可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性來體現(xiàn)，小車自動加料控制系統(tǒng)要實現(xiàn)生產(chǎn)應(yīng)用則必須有較高的穩(wěn)定性，通過對小車控制系統(tǒng)進(jìn)行觀察、分析，我們總結(jié)出了對系統(tǒng)穩(wěn)定性造成影響的各個因素，通過分析各因素，設(shè)計出相應(yīng)的控制對策。即自動加料穩(wěn)定性設(shè)計方案。

（1）料位計故障自動監(jiān)測與處理。a.料位計料位值突然變大。監(jiān)測原理：每5秒采集一次當(dāng)前倉料位計料位值并與上一次采集值比較，兩次采集值若大于100則認(rèn)為是故障情況。處理方法：繼續(xù)自動加料，同時報警并提示料位計故障類型。b.料位計料位值突然變小。監(jiān)測原理：每5秒采集一次當(dāng)前倉料位計料位值并與上一次采集值比較，兩次采集值若小于100則認(rèn)為是故障情況。處理方法：繼續(xù)自動加料，同時報警并提示料位計故障類型。c.料位計料位值無變化或變化量極小。監(jiān)測原理：通過料流檢測器進(jìn)行判斷是否上料，在上料5分鐘后采集一次當(dāng)前倉料位計料位值并與上一次采集值比較，兩次采集值若小于10則認(rèn)為是故障情況。處理方法：繼續(xù)自動加料，同時報警并提示料位計故障類型。

（2）限位開關(guān)故障自動監(jiān)測與處理。a.無限位故障（小車停止后，沒有限位信號。出現(xiàn)無限位故障后中控操作員就不知道小車現(xiàn)在在幾號料倉，同時小車也不能再進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。）監(jiān)測原理：小車沒有運行信號和限位信號時認(rèn)為是無限位故障。處理方法：停止自動加料，同時報警并提示無限位故障。b.多限位故障（人機(jī)畫面上出現(xiàn)兩個以上的車位信號，即出現(xiàn)了誤信號）。誤信號出現(xiàn)在選倉范圍以外：監(jiān)測原理：有兩個以上的小車限位信號時認(rèn)為是多限位故障。處理方法：繼續(xù)自動加料，同時報警并提示多限位故障。誤信號出現(xiàn)在選倉范圍以內(nèi)：監(jiān)測原理：選倉范圍以內(nèi)有兩個以上的小車限位信號時認(rèn)為是多限位故障。處理方法：停止自動加料，同時報警并提示多限位故障。c.限位失靈故障（小車開向指定倉時沒有檢測到限位開關(guān)，有多種原因可能造成限位失靈故障。如：限位開關(guān)損壞、小車上的感應(yīng)檔鐵變形或損壞、限位開關(guān)松動使開關(guān)與檔鐵感應(yīng)不到等）。監(jiān)測原理：小車向南開時檢測到任意大于目標(biāo)倉位的倉位信號（限位開關(guān)信號）或小車向北開時檢測到任意小于目標(biāo)倉位的倉位信號（限位開關(guān)信號）。則認(rèn)為是限位失靈故障。處理方法：切除故障倉繼續(xù)自動加料，同時報警并提示限位失靈故障倉編號。如小車開出選倉范圍則讓小車立即開回選倉范圍以內(nèi)。

（3）常見電氣或機(jī)械故障。斷路器報警，小車主回路斷路器跳閘即報警。過負(fù)荷報警，小車主回路熱繼電器動作即報警。

4 高爐槽上小車自動加料的硬件改造

（1）電纜滑線改造。小車控制系統(tǒng)中電氣控制柜與小車走行電動機(jī)是使用電纜滑線進(jìn)行連接的。普通圓電纜容易出現(xiàn)絞纜現(xiàn)象，造成傳導(dǎo)滑車卡死，甚至拉壞電纜。經(jīng)過分析，決定將圓電纜改為扁電纜。施工后1年運行良好。降低滑線故障率。

（2）互檢模式的極限限位開關(guān)改造。在K206小車7#倉東側(cè)安裝一個限位開關(guān)，與原有的倉位限位開關(guān)組成，雙限位互檢模式，防止小車開過7#倉造成混料事故。從小車投運至今已出現(xiàn)過的小車沖出兩端料倉的故障中，分析發(fā)現(xiàn)，多數(shù)故障時是極限限位開關(guān)或檢測檔鐵的維護(hù)不到位而引發(fā)的。為了增強(qiáng)小車自動加料系統(tǒng)的穩(wěn)定性，現(xiàn)改進(jìn)為互檢模式的極限限位開關(guān)。

5 結(jié)束語

文章設(shè)計了寧波鋼鐵有限公司高爐槽上小車自動加料技術(shù)改造方法，這是一次綜合設(shè)計的考驗。

設(shè)計中小車的電氣控制系統(tǒng)根據(jù)原始資料及實際工程應(yīng)用，通過實地考察和分析，最終改造為扁電纜，通過與工藝人員操作方法進(jìn)行結(jié)合，模擬出核心算法進(jìn)行了PLC程序設(shè)計。

為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又設(shè)計了限位故障保護(hù)、雷達(dá)料位計保護(hù)、常見機(jī)電故障保護(hù)、互檢模式的極限限位開關(guān)保護(hù)功能。

自動加料的穩(wěn)定性設(shè)計中對不同故障現(xiàn)象進(jìn)行了分類處理模式，盡可能地優(yōu)化工藝、生產(chǎn)、設(shè)備之間的矛盾，增強(qiáng)了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

通過這次設(shè)計，使我把過去所學(xué)的專業(yè)知識綜合的利用起來，把基礎(chǔ)知識與工程實際相互結(jié)合。進(jìn)一步提高了自己設(shè)計的能力。

參考文獻(xiàn)

[1]陳海霞，等.西門子S7-300/400 PLC編程技術(shù)及工程應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011，12.

[2]陳躍.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南電力系統(tǒng)分冊[M].北京：中國水利水電出版社，2003，8.

[3]陳化鋼.實用供配電技術(shù)手冊[M].北京：中國水利電力出版社，2002.

[4]陳化鋼.電氣設(shè)備及其運行[M].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2004. [5]汪雄海.供配電技術(shù)教程[D].浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，2007.

作者簡介：袁偉斌（1982，7-），男，浙江省寧波市人，工作單位：寧波鋼鐵有限公司，職務(wù)：技術(shù)員，研究方向：電氣。