呂 亮，胡振江，徐向春

（承德鋼鐵集團(tuán)有限公司，河北 承德 067000）

1 高爐煉鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

鐵生產(chǎn)過(guò)程的核心是從天然形式還原鐵的過(guò)程-礦物質(zhì)和其他含鐵成分?，F(xiàn)代大型窯爐中鐵的生產(chǎn)原理是，高爐中的礦石在特定的氣氛中（還原物質(zhì)C0，H2，C；合適的溫度等）通過(guò)物理和化學(xué)反應(yīng)接收還原的鐵。在生產(chǎn)過(guò)程中，負(fù)載（礦石），燃料（焦炭）和助劑通過(guò)進(jìn)料帶從爐膛的頂部裝入爐膛，預(yù)熱的空氣通過(guò)位于爐膛底部的噴嘴吹入爐膛。沿著爐子的外圍。當(dāng)焦炭燃燒時(shí)，隨著負(fù)載從頂部到底部移動(dòng)，生成的一氧化碳和氫氣流從底部到頂部移動(dòng)，彼此接觸，交換熱量，逐漸收縮，最后在高爐底部變成鐵，同時(shí)形成爐渣。

2 高爐上料生產(chǎn)工藝

料批制度。

2.1 物料組系統(tǒng)物料

批處理系統(tǒng)是指根據(jù)煉鐵過(guò)程的要求，控制系統(tǒng)中原料（礦石，焦炭等）組合以及不同類型物料稱量的順序。

2.2 收集，排放和運(yùn)輸過(guò)程

2.2.1 配料

配料過(guò)程如下：按照料批制度，所選礦物質(zhì)對(duì)應(yīng)于振動(dòng)篩的作用，并將礦物質(zhì)排入各自的稱重料斗。當(dāng)達(dá)到設(shè)定的重量時(shí)，振動(dòng)篩將停止，輸入當(dāng)前重量并等待釋放指令。振動(dòng)篩下方的粒狀物料由破碎帶輸送機(jī)送至破碎倉(cāng)。

2.2.2 裝卸、運(yùn)輸

通常，除了閑置或維修某條走廊外，每個(gè)礦物勺子的稱重料斗都充滿了稱重的貨物并準(zhǔn)備卸下。卸貨時(shí)打開(kāi)料斗排出口，礦石掉入皮帶輸送機(jī)中。當(dāng)料斗重量下降到指定重量值的5%以下時(shí)，則認(rèn)為已完成卸料，關(guān)閉卸料門(mén)并記錄卸料量和規(guī)定值將此變化（未釋放的殘留量）與其他加權(quán)值相乘以校正系列體重誤差。槽下方的主皮帶輸送機(jī)將負(fù)載發(fā)送到主皮帶輸送機(jī)，以指定順序裝載到爐頂頂部。

此外，傳送帶，振動(dòng)篩和稱重料斗之類的設(shè)備會(huì)由于機(jī)械慣性和延遲而導(dǎo)致高爐裝載錯(cuò)誤。因此，在PLC 編程過(guò)程中，增加了重量補(bǔ)償部分和自動(dòng)振動(dòng)跟蹤功能。

圖1 高爐上料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 高爐進(jìn)料要求和配料控制

高爐進(jìn)料和配料系統(tǒng)必須具有以下控制要求。

3.1 PLC 功能

可以按順序自動(dòng)檢查進(jìn)料控制系統(tǒng)設(shè)備，并根據(jù)批次系統(tǒng)自動(dòng)選擇料倉(cāng)稱重和準(zhǔn)備物料。根據(jù)每種稱重的稱量值，可以自動(dòng)稱量和校正不同類型的礦物。模擬屏幕顯示車(chē)次，振動(dòng)篩等狀態(tài)，模擬屏幕還配有時(shí)鐘，可以顯示和修改時(shí)間，對(duì)上料配料系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)上料設(shè)備、料車(chē)、鬧門(mén)等進(jìn)行故障報(bào)警。

3.2 主機(jī)功能

主要顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)和過(guò)程參數(shù)，修改收集系統(tǒng)設(shè)置以及稱重和放置不同類型的礦物。為滿足組件系統(tǒng)的不同要求，可以隨時(shí)修改物料的輸入量和車(chē)次的放置量。

3.3 監(jiān)視畫(huà)面

（1）加載高爐時(shí)現(xiàn)場(chǎng)顯示各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)，例如：礦石重量值，焦炭重量值，皮帶狀態(tài)，返回皮帶狀態(tài)，皮帶狀態(tài)焦炭壓力機(jī)，振動(dòng)篩狀態(tài)，空箱和滿重車(chē)隊(duì)狀態(tài)，進(jìn)料設(shè)備狀態(tài)，均壓閥和放散閥狀態(tài)及布料器狀態(tài)等。

（2）顯示批次及車(chē)次，原料機(jī)的位置和探針的位置。

（3）顯示各種警報(bào)信息，例如，缺少物料警報(bào)，超物料報(bào)警，皮帶警報(bào)，門(mén)警報(bào)，物料卡車(chē)警報(bào)，以便于指示操作員平穩(wěn)操作。

3.4 物料清單放置屏幕

主要是設(shè)置物料添加量，并顯示當(dāng)前料倉(cāng)中物料的實(shí)際重量。操作員根據(jù)當(dāng)前筒倉(cāng)中的當(dāng)前物料輸入每種物料的指定值，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC。完成設(shè)定物料清單的功能，同時(shí)在組間自由組合，小料批循環(huán)備料功能，可完成零點(diǎn)自動(dòng)變料操作及手動(dòng)／自動(dòng)切換功能，并將料單傳送到PLC進(jìn)行備料、上料操作。

3.5 材質(zhì)種類設(shè)定畫(huà)面

主要用于完成多個(gè)礦和多個(gè)料倉(cāng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)操作員輸入每個(gè)礦種的代碼時(shí)，設(shè)置屏幕將自動(dòng)將代碼轉(zhuǎn)換為當(dāng)前礦種并顯示。

3.6 警報(bào)畫(huà)面

在報(bào)警模式下顯示控制點(diǎn)。

執(zhí)行上述功能可以有效提高企業(yè)的工作效率，該系統(tǒng)需要滿足以下性能指標(biāo)。

表1 高爐上料系統(tǒng)需要滿足的性能指標(biāo)

4 高爐上料控制系統(tǒng)組成

圖2 高爐上料控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

高爐本體主要分為四個(gè)系統(tǒng)，本體、上料及爐頂、熱風(fēng)爐和除塵。其中上料系統(tǒng)以S7-300 為核心設(shè)置了一個(gè)PLC 主站。主站CPU 選擇S7-300 的414 處理器，輸入/輸出模板選擇S7300 系列模板。所有輸入/輸出模板安裝在ET200 遠(yuǎn)程站上通過(guò)DP 網(wǎng)與主站連接。主千網(wǎng)采用10/100M 工業(yè)以太網(wǎng)，高爐上料系統(tǒng)的操作站工控機(jī)及PLC 主站通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)掛在主千網(wǎng)上，并可通過(guò)光纖遠(yuǎn)距離通訊?？刂破鲾U(kuò)展網(wǎng)采用DP 網(wǎng)。高爐探尺控制用的西門(mén)子6RA70 直流裝置、爐頂設(shè)備的伺服控制裝置及西門(mén)子6RA70 變頻裝置均通過(guò)DP 網(wǎng)絡(luò)連接到PLC 控制器上。采用這種結(jié)構(gòu)可以使各控制器與工作站之間的數(shù)據(jù)交換更換快，并且可以提高可靠性，具有操作簡(jiǎn)便、維護(hù)方便及可擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。

5 自動(dòng)控制電氣系統(tǒng)的常見(jiàn)問(wèn)題

電氣自動(dòng)化控制設(shè)備是電子設(shè)備。該設(shè)備本身很復(fù)雜，對(duì)環(huán)境的要求很高。然而，高爐的體溫和制造過(guò)程中外部爐渣硫蒸氣的腐蝕對(duì)于電子設(shè)備來(lái)說(shuō)非常嚴(yán)酷，這使得自動(dòng)控制系統(tǒng)電子設(shè)備可以在過(guò)載或腐蝕性很強(qiáng)的環(huán)境中運(yùn)行。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生無(wú)法預(yù)測(cè)的故障。為了避免人員因故障而造成的損失和損失，應(yīng)對(duì)高爐電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行自我控制設(shè)計(jì)，并增加繼電器趨勢(shì)監(jiān)控屏幕和每個(gè)關(guān)鍵位置的限制，以方便員工解決及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。同時(shí)，必須保護(hù)相關(guān)設(shè)備免受高溫，腐蝕，靜電和干擾的影響，以確保電纜的安全。通過(guò)保障措施來(lái)確保整個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而提高熔化效率，并確?，F(xiàn)場(chǎng)人員的安全。

6 新技術(shù)在高爐電氣控制系統(tǒng)中的發(fā)展方向

電子信息技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的更新，尤其是智能技術(shù)的發(fā)展，成為了電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。智能技術(shù)主要是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制終端和手持設(shè)備，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)很好的進(jìn)行了結(jié)合，促使電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)更加的完善，控制更加智能化、無(wú)線化，操作簡(jiǎn)單、便捷，還有效地節(jié)省了人力資源，提高了系統(tǒng)操作的精準(zhǔn)度，推動(dòng)了企業(yè)逐漸向智能化和無(wú)人化的進(jìn)程發(fā)展。

7 結(jié)語(yǔ)

鋼鐵企業(yè)的高爐生產(chǎn)，通過(guò)引入電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)，不僅減少了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，更提升了生產(chǎn)節(jié)奏，提高了金屬冶煉效率。因此，對(duì)于鋼鐵企業(yè)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，要不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，加大新技術(shù)在高爐生產(chǎn)中的應(yīng)用，不斷促進(jìn)高爐電自動(dòng)化系統(tǒng)的更新。同時(shí)，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化轉(zhuǎn)型是鋼鐵企業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)，不僅促進(jìn)了企業(yè)提質(zhì)增效，還提升了企業(yè)的安全生產(chǎn)。