劉平凡，張 凱

（1.湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410129；2.中冶長天電氣自動(dòng)化工程技術(shù)公司，湖南 長沙 410205）

0 引言

鋼鐵原料廠負(fù)責(zé)鐵礦的燒結(jié)、球團(tuán)以及對(duì)后面的煉鐵、煉鋼進(jìn)行原料供應(yīng)，并根據(jù)各廠對(duì)原燃料的需求量，將各種原料輸送給各廠儲(chǔ)料槽。要使各廠能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須合理保證各種原料正常、穩(wěn)定、高效地供應(yīng)。

玉溪某鋼鐵公司原料廠的PLC控制系統(tǒng)主要完成以下工作：①受料、卸料、混勻以及燒結(jié)、高爐所有膠帶機(jī)的料流系統(tǒng)的啟／停操作控制與監(jiān)視；②混勻配料系統(tǒng)的操作控制與運(yùn)行監(jiān)視。本文重點(diǎn)對(duì)PLC控制系統(tǒng)的硬件和軟件部分進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

本PLC控制系統(tǒng)由中控室和現(xiàn)場(chǎng)PLC控制站組成。現(xiàn)場(chǎng)控制站采用 Modicon TSX Quantum系列PLC、分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、TCP／IP通訊協(xié)議。每個(gè)控制站由一套PLC控制裝置組成，CPU采用140CPU65150?；靹蚩刂普編в幸粋€(gè)遠(yuǎn)程站。電子皮帶秤儀表、變頻器與圓盤給料機(jī)變頻器采用PROFIBUS-DP方式與PLC進(jìn)行通信。

畫面監(jiān)控軟件采用施耐德公司的Vijeo citect 7.2中文產(chǎn)品，PLC組態(tài)編程軟件采用施耐德公司Unity Pro 6.0中文版，設(shè)置服務(wù)器2套、客戶端8套、瀏覽器端2套。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置如圖1所示。工程師站由1臺(tái)工控機(jī)組成；操作員站由6臺(tái)工控機(jī)組成，其中有5臺(tái)安裝在中控室，用于完成從受料、卸料、混勻以及燒結(jié)、高爐所有皮帶機(jī)的物料流轉(zhuǎn)系統(tǒng)的啟／?？刂婆c監(jiān)控，還有1臺(tái)安裝在配料控制室內(nèi)，完成混勻配料系統(tǒng)的監(jiān)控與操作。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，各PLC控制站設(shè)置交換機(jī)，堆取料機(jī)無線通信裝置通過配料控制室內(nèi)的交換機(jī)連接。

2 軟件組成

整個(gè)控制系統(tǒng)軟件分為上位機(jī)軟件和PLC控制軟件兩部分。

2.1 上位機(jī)軟件

上位機(jī)軟件以施耐德公司專用組態(tài)軟件Vijeo citect 7.2作為開發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理。Vijeo citect 7.2是用于數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和信息管理的工業(yè)監(jiān)控軟件包，可以通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PLC之間的數(shù)據(jù)交換。Vijeo citect 7.2采用圖形化操作與監(jiān)視界面，實(shí)現(xiàn)了中文操作，具有動(dòng)態(tài)工藝流程畫面、控制操作、信號(hào)超限報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)查詢、實(shí)時(shí)曲線與歷史曲線顯示、操作權(quán)限管理等功能。

在本系統(tǒng)中，監(jiān)控軟件主要包括以下功能：

（1）監(jiān)控功能：實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

（2）流程選擇：進(jìn)行流程顯示、流程選擇，以及流程啟、停、組合等。

（3）參數(shù)設(shè)置：包括控制參數(shù)的設(shè)置以及過程回路調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)備的啟／停參數(shù)設(shè)置、PID控制參數(shù)以及其他各種需要操作的參數(shù)的設(shè)置。

（4）啟?？刂疲嚎刂葡到y(tǒng)順序啟停，對(duì)設(shè)備單獨(dú)調(diào)試進(jìn)行設(shè)置和控制。

（5）趨勢(shì)曲線：顯示重要參數(shù)趨勢(shì)曲線。

（6）故障管理：包括控制系統(tǒng)異常狀態(tài)自診斷、生產(chǎn)設(shè)備事故報(bào)警、自動(dòng)記錄功能等，可對(duì)報(bào)警、故障信號(hào)實(shí)時(shí)顯示，并進(jìn)行歸檔和統(tǒng)計(jì)。

（7）數(shù)據(jù)采集及處理：包括除塵風(fēng)機(jī)與10kV電機(jī)運(yùn)行電流、定子和軸承溫度記錄與顯示，以及稱重控制儀表的流量、帶速等數(shù)據(jù)的采集顯示，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔處理。

（8）報(bào)表管理：對(duì)重要的需要?dú)w檔的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和查詢，并以年報(bào)表、月報(bào)表、日?qǐng)?bào)表或者自由報(bào)表形式進(jìn)行保存或打印。

（9）用戶管理：對(duì)登錄系統(tǒng)用戶的權(quán)限進(jìn)行配置，管理員給不同的用戶授予不同的權(quán)限，對(duì)用戶登錄、退出進(jìn)行記錄，以防止非工作人員進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行誤操作。

2.2 PLC軟件

采用施耐德編程組態(tài)軟件Unity Pro 6.0作為PLC的專用編程軟件，安裝于工程師站上，可以實(shí)現(xiàn)程序的在線修改與上傳下載。其主要特點(diǎn)為：①支持5種IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)編程語言；②全面支持中文；③具有更友好的軟件設(shè)計(jì)界面；④具有自定義的標(biāo)準(zhǔn)化可重用組件，均可以輕松地重復(fù)使用，以減少開發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間，從而優(yōu)化質(zhì)量并加快研制進(jìn)程；⑤診斷窗口可以以時(shí)間順序清晰地顯示所有系統(tǒng)和應(yīng)用程序故障；⑥具有廣泛的開放性。PLC軟件的主要功能如下：

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置

2.2.1 流程選擇功能

在流程未啟動(dòng)之前進(jìn)行流程選擇，未選中的流程將不能啟動(dòng)。

流程選擇采用畫面上流程線的顏色變色表示，當(dāng)某一系統(tǒng)流程被選中時(shí)，其相應(yīng)的畫面上的流程流向箭頭、流程線將變色。若畫面上設(shè)備圖形在屏幕上閃爍時(shí)，表示該設(shè)備不正常（信號(hào)或現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)不到位等），該流程將不能啟動(dòng)。流程選擇完成后，此選中的流程將保持直到下一次選擇系統(tǒng)流程。設(shè)置流程選擇清除按鈕，可用來清除流程選項(xiàng)，在流程啟動(dòng)和運(yùn)行中流程選擇清除按鈕無效。有流程交叉（公共切換點(diǎn)）時(shí)移動(dòng)可逆卸料膠帶機(jī)、擺式漏斗、可逆皮帶機(jī)等設(shè)備，流程選擇時(shí)不能同時(shí)選中兩個(gè)流程，除非選擇特殊的流程切換功能。

2.2.2 混勻配料控制功能

混勻配料倉下設(shè)圓盤給料機(jī)＋配料秤，組成定量給料系統(tǒng)，采用變頻器雙調(diào)方式。

配料方式有自動(dòng)、手動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)儀表手動(dòng)三種方式。

自動(dòng)方式：在畫面上設(shè)定各種物料配比，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)各種物料的給料量。

手動(dòng)配料方式：在畫面上調(diào)節(jié)各種物料的給料量。

現(xiàn)場(chǎng)儀表手動(dòng)配料方式：由機(jī)旁儀表設(shè)定完成。

2.2.3 排料的控制方式

控制系統(tǒng)與配料秤二次儀表、配料秤變頻器、圓盤變頻器采用DP網(wǎng)絡(luò)方式連接傳輸信號(hào)，同一個(gè)配料倉配料秤、圓盤調(diào)速采用雙調(diào)控制方式進(jìn)行排料控制。配料的排料量設(shè)定值運(yùn)算由中控操作員站完成，配料秤的PID控制運(yùn)算由配料秤的二次儀表完成。排料量設(shè)定值信號(hào)既可以是經(jīng)過自動(dòng)運(yùn)算得到的，也可以在中控操作員站畫面上手動(dòng)設(shè)定，還可以在現(xiàn)場(chǎng)儀表盤上手動(dòng)給定。

2.2.4 汽車受料槽鐵礦粉預(yù)配料控制功能

16個(gè)鐵原料槽槽下給料設(shè)備為定量圓盤＋配料秤，定量圓盤給料機(jī)、自動(dòng)配料秤采用交流變頻器雙調(diào)調(diào)速方式，配料方式設(shè)置自動(dòng)、遠(yuǎn)程手動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)三種方式。

自動(dòng)方式在畫面上給出各物料配比及排料量設(shè)定值，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)各種物料的給料量。設(shè)置數(shù)據(jù)設(shè)定畫面，畫面中具有原料配比設(shè)定合理性檢查、配比設(shè)定、延時(shí)設(shè)定、累積偏差處理等功能。

遠(yuǎn)程手動(dòng)方式通過中控操作員站的變頻器頻率調(diào)節(jié)畫面來調(diào)節(jié)各變頻器的頻率，控制給料量。

現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)方式由現(xiàn)場(chǎng)操作人員在機(jī)旁操作箱上啟動(dòng)并調(diào)節(jié)各變頻器的頻率，畫面僅監(jiān)視設(shè)備的啟停狀況。

2.2.5 可逆膠帶機(jī)、擺式漏斗、移動(dòng)卸礦車控制功能

可逆膠帶機(jī)（含可逆移動(dòng)膠帶機(jī)）運(yùn)行方向位置隨畫面流程選擇時(shí)可自動(dòng)選取，也可采用畫面操作和機(jī)旁手動(dòng)操作。

擺式漏斗（溜槽）位置隨畫面流程選擇時(shí)可自動(dòng)選取，也可采用畫面操作和機(jī)旁手動(dòng)操作。

移動(dòng)卸礦車位置設(shè)置畫面手動(dòng)操作和機(jī)旁操作。畫面中可設(shè)定和控制移動(dòng)卸礦車移動(dòng)距離，并顯示移動(dòng)卸礦車的位置信息。

畫面設(shè)置可逆移動(dòng)膠帶機(jī)、擺式漏斗、移動(dòng)卸礦車的位置信號(hào)，到位信號(hào)參與控制。

流程啟動(dòng)前，如果以上設(shè)備不在對(duì)應(yīng)位置，可通過畫面點(diǎn)取操作，將設(shè)備運(yùn)行到位。

2.2.6 其他流程系統(tǒng)功能

除上述功能以外，還具有以下功能：

（1）根據(jù)混勻堆料的工藝要求完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)堆料機(jī)的遠(yuǎn)程手動(dòng)和自動(dòng)堆料作業(yè)。

（2）監(jiān)視管式膠帶機(jī)運(yùn)行參數(shù)，并控制其設(shè)備參與相關(guān)流程選擇、啟動(dòng)、停機(jī)連鎖。

（3）具有從管式膠帶機(jī)出口到粉礦料倉頂部的移動(dòng)卸礦車（含移動(dòng)卸礦車的位置定位）及設(shè)備的連鎖啟停、流程選擇等控制功能。

（4）具有全廠計(jì)量功能：電子皮帶秤帶DP通信接口，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將計(jì)量數(shù)值傳輸?shù)街锌厥矣?jì)算機(jī)，并在畫面上顯示瞬時(shí)量、累積量，累積量累積時(shí)間＞1年；可對(duì)混勻堆料機(jī)堆料瞬時(shí)量、混勻取料機(jī)取料瞬時(shí)量、一次料場(chǎng)堆取料機(jī)瞬時(shí)量、進(jìn)入管式膠帶機(jī)的輸送瞬時(shí)流量值設(shè)置報(bào)警，其報(bào)警值為這些設(shè)備額定能力的100＋5‰，并自動(dòng)記錄入報(bào)表。

3 結(jié)語

本系統(tǒng)投入使用一年多以來，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，極大地提高了生產(chǎn)率，滿足了燒結(jié)、高爐系統(tǒng)對(duì)原料的需求。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)各項(xiàng)功能均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)及控制精度要求，取得了比較好的控制效果。