袁偉斌 張春燕

摘 要：本設(shè)計(jì)的題目為“寧波鋼鐵有限公司高爐槽上小車自動(dòng)加料設(shè)計(jì)”。設(shè)計(jì)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(dòng)加料的控制流程設(shè)計(jì)；高爐槽上小車自動(dòng)加料的穩(wěn)定性控制設(shè)計(jì)；高爐槽上小車自動(dòng)加料的硬件改造。本設(shè)計(jì)適應(yīng)于電廠、鋼鐵廠、化工廠、制造廠等多個(gè)領(lǐng)域的儲(chǔ)料倉(cāng)卸料系統(tǒng)。實(shí)用性較強(qiáng)，考慮到是實(shí)際工程的應(yīng)用，因此采用通俗易懂的語(yǔ)言進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)加料；雷達(dá)料位傳感器；料線；高爐槽上小車；自動(dòng)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(jì)檢測(cè)到的料倉(cāng)中的物料高度，將小車移動(dòng)到某一料倉(cāng)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(chǎng)控制：將小車電氣柜門上的選擇開關(guān)打到現(xiàn)場(chǎng)檔，即可使用現(xiàn)場(chǎng)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(shí)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(dòng)機(jī)。

2 高爐槽上小車自動(dòng)加料的控制流程分析

控制流程：（1）通過(guò)料位計(jì)實(shí)時(shí)采集各個(gè)料倉(cāng)的料位值；（2）將料位值分層管理，設(shè)定料位值優(yōu)先級(jí)；（3）判斷有幾個(gè)料倉(cāng)需要加料，計(jì)算小車當(dāng)前位置與各個(gè)請(qǐng)求加料的料倉(cāng)之間的距離；（4）讓小車去最近的請(qǐng)求倉(cāng)加料（特殊情況：當(dāng)前倉(cāng)也在請(qǐng)求，則小車不移動(dòng)）。

（1）控制主邏輯料位判斷。名詞解釋：料線——自動(dòng)對(duì)位時(shí)，各個(gè)料倉(cāng)進(jìn)行料位判斷的標(biāo)準(zhǔn)料位值。低4料線——自動(dòng)對(duì)位時(shí)，有任意一個(gè)料倉(cāng)的料位低于4米。低5料線——自動(dòng)對(duì)位時(shí)，有任意一個(gè)料倉(cāng)的料位低于5米。低6料線——自動(dòng)對(duì)位時(shí)，有任意一個(gè)料倉(cāng)的料位低于6米。高6料線——自動(dòng)對(duì)位時(shí)，所有料倉(cāng)的料位高于6米。高7.5料線——自動(dòng)對(duì)位時(shí)，小車所在料倉(cāng)的料位高于7.5米。各個(gè)料倉(cāng)通過(guò)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(qǐng)求加料的信號(hào)。

（2）倉(cāng)位距離的判斷。當(dāng)前倉(cāng)位——小車當(dāng)前所在料倉(cāng)。請(qǐng)求倉(cāng)位——發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)的料倉(cāng)。目標(biāo)倉(cāng)位——小車加料的料倉(cāng)。

算法：當(dāng)前倉(cāng)位：X 請(qǐng)求倉(cāng)位：Yn 目標(biāo)倉(cāng)位：Z

X-Y1X-Y2……X-Y12取最小值的倉(cāng)=Z

如有兩個(gè)相等值則選擇小倉(cāng)。

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

3 高爐槽上小車自動(dòng)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(lái)體現(xiàn)，小車自動(dòng)加料控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)應(yīng)用則必須有較高的穩(wěn)定性，通過(guò)對(duì)小車控制系統(tǒng)進(jìn)行觀察、分析，我們總結(jié)出了對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性造成影響的各個(gè)因素，通過(guò)分析各因素，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的控制對(duì)策。即自動(dòng)加料穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方案。

（1）料位計(jì)故障自動(dòng)監(jiān)測(cè)與處理。a.料位計(jì)料位值突然變大。監(jiān)測(cè)原理：每5秒采集一次當(dāng)前倉(cāng)料位計(jì)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(dòng)加料，同時(shí)報(bào)警并提示料位計(jì)故障類型。b.料位計(jì)料位值突然變小。監(jiān)測(cè)原理：每5秒采集一次當(dāng)前倉(cāng)料位計(jì)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(dòng)加料，同時(shí)報(bào)警并提示料位計(jì)故障類型。c.料位計(jì)料位值無(wú)變化或變化量極小。監(jiān)測(cè)原理：通過(guò)料流檢測(cè)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(cāng)料位計(jì)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(dòng)加料，同時(shí)報(bào)警并提示料位計(jì)故障類型。

（2）限位開關(guān)故障自動(dòng)監(jiān)測(cè)與處理。a.無(wú)限位故障（小車停止后，沒有限位信號(hào)。出現(xiàn)無(wú)限位故障后中控操作員就不知道小車現(xiàn)在在幾號(hào)料倉(cāng)，同時(shí)小車也不能再進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。）監(jiān)測(cè)原理：小車沒有運(yùn)行信號(hào)和限位信號(hào)時(shí)認(rèn)為是無(wú)限位故障。處理方法：停止自動(dòng)加料，同時(shí)報(bào)警并提示無(wú)限位故障。b.多限位故障（人機(jī)畫面上出現(xiàn)兩個(gè)以上的車位信號(hào)，即出現(xiàn)了誤信號(hào)）。誤信號(hào)出現(xiàn)在選倉(cāng)范圍以外：監(jiān)測(cè)原理：有兩個(gè)以上的小車限位信號(hào)時(shí)認(rèn)為是多限位故障。處理方法：繼續(xù)自動(dòng)加料，同時(shí)報(bào)警并提示多限位故障。誤信號(hào)出現(xiàn)在選倉(cāng)范圍以內(nèi)：監(jiān)測(cè)原理：選倉(cāng)范圍以內(nèi)有兩個(gè)以上的小車限位信號(hào)時(shí)認(rèn)為是多限位故障。處理方法：停止自動(dòng)加料，同時(shí)報(bào)警并提示多限位故障。c.限位失靈故障（小車開向指定倉(cāng)時(shí)沒有檢測(cè)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(dòng)使開關(guān)與檔鐵感應(yīng)不到等）。監(jiān)測(cè)原理：小車向南開時(shí)檢測(cè)到任意大于目標(biāo)倉(cāng)位的倉(cāng)位信號(hào)（限位開關(guān)信號(hào)）或小車向北開時(shí)檢測(cè)到任意小于目標(biāo)倉(cāng)位的倉(cāng)位信號(hào)（限位開關(guān)信號(hào)）。則認(rèn)為是限位失靈故障。處理方法：切除故障倉(cāng)繼續(xù)自動(dòng)加料，同時(shí)報(bào)警并提示限位失靈故障倉(cāng)編號(hào)。如小車開出選倉(cāng)范圍則讓小車立即開回選倉(cāng)范圍以內(nèi)。

（3）常見電氣或機(jī)械故障。斷路器報(bào)警，小車主回路斷路器跳閘即報(bào)警。過(guò)負(fù)荷報(bào)警，小車主回路熱繼電器動(dòng)作即報(bào)警。

4 高爐槽上小車自動(dòng)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(dòng)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(guò)分析，決定將圓電纜改為扁電纜。施工后1年運(yùn)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(cāng)東側(cè)安裝一個(gè)限位開關(guān)，與原有的倉(cāng)位限位開關(guān)組成，雙限位互檢模式，防止小車開過(guò)7#倉(cāng)造成混料事故。從小車投運(yùn)至今已出現(xiàn)過(guò)的小車沖出兩端料倉(cāng)的故障中，分析發(fā)現(xiàn)，多數(shù)故障時(shí)是極限限位開關(guān)或檢測(cè)檔鐵的維護(hù)不到位而引發(fā)的。為了增強(qiáng)小車自動(dòng)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(yǔ)

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

設(shè)計(jì)中小車的電氣控制系統(tǒng)根據(jù)原始資料及實(shí)際工程應(yīng)用，通過(guò)實(shí)地考察和分析，最終改造為扁電纜，通過(guò)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(jì)。

為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又設(shè)計(jì)了限位故障保護(hù)、雷達(dá)料位計(jì)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(dòng)加料的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)中對(duì)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(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

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

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作者簡(jiǎn)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。