寧戎,洪志祥

西門子S7-400PLC指針編程實(shí)現(xiàn)高爐自動(dòng)裝料

寧戎,洪志祥

（安徽馬鋼自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司，安徽馬鞍山243011）

介紹了當(dāng)前比較通用的一種有料車高爐的自動(dòng)裝料方式，并詳細(xì)解釋了如何通過西門子S7-400PLC指針編程的形式，使用一個(gè)關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)區(qū)，一個(gè)動(dòng)態(tài)的巡檢字，三套并聯(lián)的程序結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高爐自動(dòng)裝料的方法。

高爐自動(dòng)裝料；PLC；指針編程

1 高爐自動(dòng)裝料概述

隨著高爐生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，西門子PLC在其應(yīng)用范圍不斷完善，特別是近年來PLC自動(dòng)化控制日臻成熟，針對(duì)有料車高爐槽下的自動(dòng)化配料、自動(dòng)化裝料PLC編程也日趨繁雜；控制方式也日趨多樣。這里通常說的高爐自動(dòng)裝料實(shí)際上是由高爐自動(dòng)備料和高爐自動(dòng)裝料組成：高爐首先要根據(jù)爐況制定高爐裝料方案，再根據(jù)裝料方案制定高爐的配料單，自動(dòng)化系統(tǒng)根據(jù)配料單預(yù)先備料到高爐左右二側(cè)匯總斗，先完成備料過程。之后自動(dòng)化系統(tǒng)再根據(jù)配料單將左側(cè)或右側(cè)匯總斗內(nèi)的備料放至高爐二側(cè)的料車，由料車送料至爐頂，完成高爐自動(dòng)裝料。

如圖1所示，上半部分為爐料配方編號(hào)，一個(gè)配方的爐料重量即為高爐料車的裝載量，爐料配方由燒結(jié)配方和焦炭配方組成。圖示的下半部分為高爐自動(dòng)裝料的配料單，橫坐標(biāo)為批次，預(yù)設(shè)15個(gè)批次，預(yù)留最大批次輸入?？v坐標(biāo)為每批次內(nèi)的“前半批”、“后半批”、“附加批”，共計(jì)10個(gè)車次，配料單內(nèi)填寫的數(shù)字為“配方號(hào)”。若不使用該車次，配方號(hào)輸入“0”即可。高爐自動(dòng)裝料循環(huán)執(zhí)行的，從第一批的第一車開始，到達(dá)“料單周期設(shè)定”批次的最大車次后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到第一批的第一車開始；周而復(fù)始，循環(huán)執(zhí)行。圖1中料單周期設(shè)定為2。

本文主要針對(duì)這種目前比較常見的高爐備料、裝料方式，使用西門子S7-400PLC的指針編程方法，實(shí)現(xiàn)高爐的自動(dòng)備料和自動(dòng)裝料。

2 自動(dòng)裝料程序?qū)崿F(xiàn)

根據(jù)高爐自動(dòng)裝料的特點(diǎn)，預(yù)備焦炭的稱量斗和預(yù)備燒結(jié)礦的稱量斗是相互獨(dú)立的，而裝料工序和備料工序也是互不干涉，所以我們?cè)O(shè)計(jì)了三個(gè)數(shù)據(jù)指針在同一塊數(shù)據(jù)區(qū)（DB塊）循環(huán)掃描，判斷系統(tǒng)當(dāng)前應(yīng)該執(zhí)行什么任務(wù)。這三個(gè)指針分別是自動(dòng)“備礦”指針、自動(dòng)“備焦”指針和自動(dòng)“裝料”指針?！皞涞V”指針從一批一車開始尋找燒結(jié)礦的配方號(hào)，當(dāng)尋找到有效的燒結(jié)配方號(hào)后，執(zhí)行備礦工序，將備礦卸至匯總斗后再繼續(xù)向下尋找有效的燒結(jié)配方號(hào)，周而復(fù)始地執(zhí)行備礦工序，直至將高爐二側(cè)的匯總斗全部裝滿?！皞浣埂敝羔樅汀皞涞V”指針作用相同，它是從料單上尋找有效的焦炭配方號(hào)，將焦炭備料至高爐二側(cè)的焦炭稱量斗。

而“裝料”指針的任務(wù)是從一批一車開始尋找有效的配方號(hào)，調(diào)配高爐料車到位后，打開對(duì)應(yīng)的匯總斗或稱量斗的倉門，完成裝料至料車的工序。這三個(gè)指針執(zhí)行的是同一組數(shù)據(jù)，先備料，再裝料，完美執(zhí)行高爐配料單的裝料任務(wù)。

2.1 預(yù)設(shè)自動(dòng)備料和自動(dòng)裝料的地址空間

首先要在S7 400-PLC中建立一個(gè)自動(dòng)備料和自動(dòng)裝料的地址空間，這里我們預(yù)設(shè)了DB160，定義為裝料順序表，如圖2。

數(shù)據(jù)塊DB160內(nèi)高爐自動(dòng)裝料和操作畫面的數(shù)據(jù)關(guān)系，如表1。

裝料順序表建立后，HMI上輸入配方號(hào)即可直接寫入到對(duì)應(yīng)的地址上，即在程序中預(yù)設(shè)了自動(dòng)備料和自動(dòng)裝料的地址空間，后續(xù)設(shè)計(jì)的三個(gè)指針將在這片區(qū)域?qū)ぶ愤\(yùn)作。在此基礎(chǔ)上，我們還要設(shè)計(jì)一個(gè)“巡檢字”，讓15個(gè)批次的每個(gè)車次都有對(duì)應(yīng)的數(shù)字，再讓“巡檢字”和DB塊內(nèi)的地址建立聯(lián)系，這樣通過“巡檢字”的值即可找到對(duì)應(yīng)的DB塊地址。表2為“巡檢字”數(shù)據(jù)表。

2.2 自動(dòng)備礦的程序指針及實(shí)現(xiàn)方法

通過表1、表2很容易發(fā)現(xiàn)巡檢字的值和DB塊地址之間的關(guān)系：巡檢字的值乘以2等于其所對(duì)應(yīng)的字（WORD）的地址，利用這個(gè)簡單的數(shù)學(xué)關(guān)系，設(shè)計(jì)了一個(gè)程序流程如圖3所示。主要的過程有：初始化程序，用于停爐檢修或PLC重新上電，將巡檢字和記憶字清零；巡檢字等于記憶字加1，用于從小批次到大批次巡檢有效的配方號(hào)。當(dāng)巡檢字大于料單最大周期設(shè)定（料單周期設(shè)定值乘以10）時(shí)，要跳轉(zhuǎn)到“一批一車”的位置，即要使巡檢字重新等于1，實(shí)現(xiàn)循環(huán)備礦。

在讀取到配方號(hào)以后，還要進(jìn)行配方號(hào)的有效性判斷，這里備礦的有效的配方號(hào)是3～8、11～16，除此之外的配方號(hào)，均為無效配方號(hào)。配方號(hào)被判斷無效后，巡檢字要加1后重新巡檢。若配方號(hào)判斷有效則執(zhí)行配方，待備礦完成后，巡檢字再加1，程序再重新循環(huán)執(zhí)行。

S7-400PLC主要程序代碼部分程序如下:

L#current_v//載入巡檢字

L 2

*I

T#t_POINTER//暫存在臨時(shí)變量

SLD 3

T#t_P_ADRESS//轉(zhuǎn)換成32位地址指針并暫存

LAR1//將地址指針存入到寄存器

OPN"裝料順序表"http://打開DB塊

L DBW[AR1,P#0.0]//載入DB塊中的指針?biāo)赶虻牡刂?/p>

T#State_Word//載入的上述地址的值（配方號(hào)）傳到狀態(tài)字中

L#current_v

T#last_v//記憶字=巡檢字

A#Finish_FB

FP#finishi_p

R#Metage_signal//執(zhí)行配方完成后復(fù)位

2.3 自動(dòng)備焦的程序指針及實(shí)現(xiàn)方法

自動(dòng)備焦碳的程序指針及實(shí)現(xiàn)方法同自動(dòng)備礦，只是在配方號(hào)有效性判斷上有所不同，備焦的配方一般比較簡單，焦炭的品種比較單一，僅僅當(dāng)配方號(hào)等于1時(shí)，配方有效，執(zhí)行自動(dòng)備焦。因?yàn)閭浣沟脑O(shè)備和備礦的設(shè)備相互獨(dú)立，互不影響，所以備礦和備焦又可以同時(shí)運(yùn)行。

2.4 自動(dòng)裝料的程序指針及實(shí)現(xiàn)方法

自動(dòng)裝料的程序指針及實(shí)現(xiàn)方法和自動(dòng)備礦（備焦）的結(jié)構(gòu)相同，在配方號(hào)的判斷上將識(shí)別全部的礦石配方和焦炭配方，當(dāng)自動(dòng)備礦和自動(dòng)備焦等各方條件均完成時(shí)，且高爐料車也準(zhǔn)確到位的情況下，對(duì)應(yīng)的操作是打開匯總斗或稱量斗的倉門，將爐料卸至高爐料車，再發(fā)送指令高爐料車上升卸料，從而完成高爐自動(dòng)裝料。

3 總結(jié)

本指針編程應(yīng)用于山西晉鋼3#、4#高爐，通過近一年多的運(yùn)行，證明該自動(dòng)上料程序結(jié)構(gòu)非常簡潔高效、穩(wěn)定可靠，對(duì)高爐的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)提供了有力地保證，得到了用戶的一致好評(píng)。

[1]宋樂鵬,柳果.基于PLC控制的加熱爐溫度控制系統(tǒng)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用.2007,10:121-122

[2]張文明.基于PLC的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011,29:18258-18261

[3]秦緒平,張萬忠.西門子S7系列可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2011

收修改稿日期：2014-12-01

Automatically Charging Blast Furnace by SIEMENS S7-400PLC Via Pointer Programming

Ning Rong Hong Zhixiang
（Anhui Ma Gang Automation and Information Technology Co.,Ltd.，Ma'anshan Anhui 243011）

This paper introduces a common kind of blast furnace with skip car that can automatic charging,and explain how to use the SIEMENS S7-400PLC with pointer programming,using a relational data area,a dynamic inspection of words,three sets of parallel program structure,to achieve automatic charging of blast furnace automatically.

automatically charging blast furnace;PLC;pointer programming

TP27

B

1006-6764（2015）01-0064-04

寧戎（1964-），男，工程師，現(xiàn)從事自動(dòng)化設(shè)備管理工作。