張婭楠

摘要 宣鋼2#2500M³高爐始建于2009年，2010年9月開(kāi)爐生產(chǎn)，3天達(dá)產(chǎn)，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。高爐采用全自動(dòng)上料，正常情況無(wú)需人為手動(dòng)干預(yù)，其自動(dòng)控制程序完全由本單位自動(dòng)化工程師自行開(kāi)發(fā)、編寫，并在日常加以升級(jí)改進(jìn)。其中料流閥的軟硬件控制系統(tǒng)在整個(gè)上料系統(tǒng)中處于重要地位，直接決定高爐的受料情況。這些年來(lái)通過(guò)對(duì)其進(jìn)行不斷改進(jìn)，使控制誤差在正負(fù)0.1度以內(nèi)，為高爐順產(chǎn)提供了保證。

【關(guān)鍵詞】線性控制 數(shù)據(jù)采集 功能塊

1 料流閥簡(jiǎn)介

宣鋼2#2500M3³高爐的上料系統(tǒng)采用爐頂并罐裝料，放料系統(tǒng)采用傾動(dòng)環(huán)形布料的方式，料流角度的開(kāi)度大小用于控制環(huán)形布料的圈數(shù)，而圈數(shù)的精準(zhǔn)程度直接關(guān)系著高爐的受料情況，直接影響高爐的爐況。所以料流角度的控制精度至關(guān)重要。整個(gè)料流控制系統(tǒng)分為軟件程序控制系統(tǒng)和硬件PLC控制系統(tǒng)兩部分。料流閥通過(guò)4-20mA為信號(hào)反饋的編碼器采集現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)度信號(hào)，通過(guò)比例閥輸出開(kāi)度信號(hào)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制。

2 料流控制方式

宣鋼2500M3高爐的上料系統(tǒng)，硬件采用ABB公司的AC800F PLC系統(tǒng)，軟件采用與之相對(duì)應(yīng)的AC800F組態(tài)軟件CBF。

料流的控制方式分為三種：集中自動(dòng)控制，集中手動(dòng)控制，和現(xiàn)場(chǎng)機(jī)旁控制。集中自動(dòng)控制整個(gè)控制程序己達(dá)到百分之百的自動(dòng)控制，在正常上料情況下無(wú)需人為手動(dòng)干預(yù)。其中料流的自動(dòng)控制條件如下：當(dāng)探尺提尺到零位時(shí)，當(dāng)前罐的下密封閥打開(kāi)到開(kāi)極限位的時(shí)候，發(fā)出開(kāi)料流命令，料流開(kāi)到預(yù)先設(shè)定好的開(kāi)度，高爐開(kāi)始由料罐往爐內(nèi)布料，當(dāng)料罐內(nèi)的射源傳來(lái)料空的信號(hào)時(shí)，料流開(kāi)至最大角度，確保料罐內(nèi)的剩余焦炭或礦石全部放空，開(kāi)到最大角度后延時(shí)3秒（可在線調(diào)節(jié)）后，料流閥關(guān)閉。

其中料流的開(kāi)關(guān)極限位是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)接近開(kāi)關(guān)采集，采集模塊DI810接受OV，24V信號(hào)。

同時(shí)，在程序中也加入了集中手動(dòng)控制功能。即整個(gè)控制系統(tǒng)在集中手動(dòng)的狀態(tài)下，操作人員可以通過(guò)操作員站畫面上的手動(dòng)開(kāi)關(guān)按鈕控制料流閥的開(kāi)關(guān)，以供在特殊情況下使用。另外程序中還設(shè)置了強(qiáng)制開(kāi)料流命令，即人為手動(dòng)設(shè)置一個(gè)料流開(kāi)度，點(diǎn)擊強(qiáng)制開(kāi)料流，不管在任何情況下，料流閥都會(huì)開(kāi)到強(qiáng)制設(shè)定的開(kāi)度值。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急控制，是在集中控制出現(xiàn)異常時(shí)，通過(guò)應(yīng)急控制箱操作料流閥開(kāi)關(guān)。

3 料流開(kāi)度信號(hào)采集系統(tǒng)

宣鋼2500M3高爐料流開(kāi)度的現(xiàn)場(chǎng)采集采用4-20mA編碼器。該編碼器采用四線制，兩根電源線，24V直流供電，兩根信號(hào)線，采集現(xiàn)場(chǎng)4-20mA電流信號(hào)。編碼器與料流閥的機(jī)械齒輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)內(nèi)部的芯片將轉(zhuǎn)動(dòng)的角度轉(zhuǎn)換成4-20mA模擬信號(hào)，傳入ABB硬件的AI810數(shù)據(jù)采集模塊，由數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)DP線傳入FI830數(shù)據(jù)傳輸模塊，通過(guò)電路板將信號(hào)傳入PM802控制器，再通過(guò)EI803網(wǎng)卡傳入工程師站的硬件組態(tài)系統(tǒng)，在組態(tài)系統(tǒng)中將4-20mA信號(hào)線性對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換為0-28480整數(shù)型數(shù)據(jù)，此整形數(shù)通過(guò)減一個(gè)基數(shù)，再除以一個(gè)變比，基數(shù)和變比可以根據(jù)實(shí)際情況在線更改，得到實(shí)際的料流開(kāi)度，顯示在操作員界面。

如果其中一個(gè)料罐對(duì)應(yīng)的料流閥編碼器壞掉，無(wú)法采集現(xiàn)場(chǎng)料流的實(shí)際開(kāi)度，那么就只能用另一個(gè)料罐單罐布料，料速減慢，影響高爐正常受料。基于此情況，我們采用編碼器同步冗余，將每個(gè)料罐設(shè)置兩個(gè)料流編碼器，同時(shí)采集料流開(kāi)度，將采集的4-20mA模擬信號(hào)分別輸入兩個(gè)不同的AI810模塊，在軟件程序中同步運(yùn)算，得到同一料流的兩個(gè)開(kāi)度值，在操作員站進(jìn)行無(wú)擾切換，這樣即使其中一個(gè)編碼器出現(xiàn)故障，或其中一塊AI810模塊出現(xiàn)故障，也不影響料流角度的采集。同時(shí)當(dāng)兩個(gè)料流編碼器采集到的料流開(kāi)度差值大于0.5（可在線更改），就會(huì)發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警，提示操作工，上料操作工可以對(duì)比兩個(gè)編碼器采集的料流值的誤差，更好的判斷料流的實(shí)際開(kāi)度。

4 料流的輸出系統(tǒng)

料流的輸出采用誤差控制。誤差=料流的實(shí)際開(kāi)度一料流的設(shè)定開(kāi)度。料流的實(shí)際開(kāi)度通過(guò)編碼器采集，流料的設(shè)定開(kāi)度是上料操作工根據(jù)每批料的料重和每批料所要布的圈數(shù)來(lái)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定。通過(guò)料流的誤差值來(lái)進(jìn)行線性輸出。這里就要用到AC800F軟件系統(tǒng)中的一個(gè)很重要的功能塊，線性輸出塊。這個(gè)功能塊主要是根據(jù)輸入值的不同來(lái)設(shè)定輸出值，不同的輸入值和輸出值之間存在線性關(guān)系。圖1是其中一個(gè)料流的輸出線性關(guān)系設(shè)定參數(shù)：

料流的輸出對(duì)應(yīng)0-28480的整型數(shù)，并呈線性關(guān)系，這里用到的是量程轉(zhuǎn)換功能塊，輸出的整形數(shù)-100.0-100.0浮點(diǎn)型數(shù)，對(duì)應(yīng)0-28480整型數(shù)，0-28480的整型數(shù)對(duì)性是輸出電流值為4-20mA信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)比例閥接收4-20mA電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)料流閥的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。輸入到現(xiàn)場(chǎng)比例閥的電流毫安值區(qū)間為[4，12）時(shí)，為關(guān)命令，輸入到現(xiàn)場(chǎng)比例閥的電流毫安值區(qū)間為（12，201時(shí)，為開(kāi)命令，輸出12mA時(shí)，比例閥無(wú)動(dòng)作。

5 總結(jié)

料流閥的精準(zhǔn)度控制，是整個(gè)高爐放料控制中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，料流控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)閥位開(kāi)度信號(hào)采集，和根據(jù)布料圈數(shù)在線設(shè)定料流開(kāi)度以及開(kāi)度的精準(zhǔn)輸出，在保證料流閥開(kāi)閥的速度的前提下，實(shí)現(xiàn)了角度的精準(zhǔn)。在自動(dòng)化控制領(lǐng)域達(dá)到先進(jìn)水平，己成功在宣鋼多座高爐上使用此方法，值得大家學(xué)習(xí)借鑒，同時(shí)為高爐的順產(chǎn)提供必要的保證。

參考文獻(xiàn)

[1]李曉宇.首鋼高爐上料自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析和研究[J]，礦冶，2015 （01）.