摘 要：介紹柳鋼煉鐵廠供料系統(tǒng)自動(dòng)控制的發(fā)展歷程，總結(jié)自動(dòng)控制技術(shù)及其集成應(yīng)用的情況。

關(guān)鍵詞：煉鐵；供料；自動(dòng)控制；集成應(yīng)用

1 前言

供料車間主要通過皮帶向高爐輸送冶煉生產(chǎn)所需的原燃料，包含燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、塊礦、生礦和焦炭等。由于設(shè)備點(diǎn)多、線長、面廣，運(yùn)輸原燃料種類多，人員少，人為操作的半自動(dòng)控制作業(yè)方式已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，為此，煉鐵廠組織實(shí)施自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化和完善，引用技術(shù)進(jìn)行集成應(yīng)用。比如：皮帶線路一鍵啟動(dòng)自動(dòng)控制、槽上移動(dòng)卸料小車使用格雷母線定位、槽上卸料小車自動(dòng)循倉、料倉物料自動(dòng)累加、安全確認(rèn)系統(tǒng)、倉存物料量自動(dòng)報(bào)表及預(yù)測使用時(shí)長等，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，為供料的精準(zhǔn)度、穩(wěn)定性、安全可靠提供了技術(shù)保障。本文主要介紹煉鐵廠供料系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的集成應(yīng)用情況。

2 供料系統(tǒng)自動(dòng)控制的發(fā)展歷程 

2.1 初期的供料系統(tǒng)自動(dòng)控制，由現(xiàn)場PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和集控室計(jì)算機(jī)人機(jī)界面監(jiān)控系統(tǒng)合成。通過集控操作箱（JZX）上的“手動(dòng)/自動(dòng)控制開關(guān)”按鈕轉(zhuǎn)換對(duì)皮帶、移動(dòng)卸料小車、溜槽翻板、料倉斗門及給料器進(jìn)行人機(jī)界面點(diǎn)動(dòng)式遠(yuǎn)程單獨(dú)控制，加以輔助的接近開關(guān)定位、編碼器定位、高低料位儀等對(duì)小車、翻板、料倉料位等進(jìn)行監(jiān)控；通過跑偏檢測裝置、拉線急停控制、皮帶速度保護(hù)檢測裝置、防堵料檢測裝置等對(duì)皮帶運(yùn)行過程進(jìn)行監(jiān)控；通過電機(jī)堵轉(zhuǎn)過載、缺相、短路故障的保護(hù)等對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控；利用工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)槽上料倉裝料、三通及四通翻板實(shí)際狀態(tài)、各料種源頭的放料情況等加以監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)供料系統(tǒng)所有設(shè)備的遠(yuǎn)程自動(dòng)單控操作及對(duì)整個(gè)供料生產(chǎn)過程的監(jiān)控。

2.2 二期供料系統(tǒng)自動(dòng)控制，改進(jìn)皮帶速度保護(hù)檢測裝置（由旋轉(zhuǎn)葉片改為編碼器），增加攝像監(jiān)控畫面作為遠(yuǎn)程監(jiān)控的輔助手段，在各燒結(jié)、礦石、焦炭源頭皮帶增加除鐵器，清除所上物料中對(duì)皮帶造成威脅和生產(chǎn)帶來影響的爐條、鐵件、鋼板等，從而達(dá)到保護(hù)皮帶防止刮傷、避免溜槽堵塞、保障生產(chǎn)的目的。

2.3 三期供料系統(tǒng)自動(dòng)控制，在料種源頭皮帶安裝電子稱，實(shí)現(xiàn)量化、精確供料；實(shí)現(xiàn)物料上料手動(dòng)累加；完善除塵設(shè)施，在各轉(zhuǎn)運(yùn)站增加微動(dòng)力除塵器，增加輔助除塵風(fēng)管，引進(jìn)移動(dòng)小車除塵皮帶等，并將開關(guān)信號(hào)接入PLC系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，與皮帶運(yùn)行同步開停，減少粉塵，達(dá)到較好的效果。初步建設(shè)供料信息化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)供料量、料倉倉位管理和控制等在線實(shí)時(shí)監(jiān)控。

雖然經(jīng)過無數(shù)次的程序、工藝、設(shè)備改造，投入了大量的人力、物力、財(cái)力，但是生產(chǎn)組織系統(tǒng)層面多，信息靠人為目測、估算，現(xiàn)場狀況不能及時(shí)掌握，管理手段相對(duì)落后，不能及時(shí)地為整個(gè)供料生產(chǎn)的平衡提供科學(xué)依據(jù)等，是整個(gè)供料生產(chǎn)組織科學(xué)管理的瓶頸。為此，煉鐵廠進(jìn)一步完善供料自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過整合信息化資源，引進(jìn)多項(xiàng)自動(dòng)控制技術(shù)并進(jìn)行集成應(yīng)用。 

3 供料自動(dòng)控制技術(shù)的集成應(yīng)用

為了實(shí)現(xiàn)更精確地供料，研發(fā)了多項(xiàng)技術(shù)及程序進(jìn)行，對(duì)供料過程的相關(guān)程序、畫面以及數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集，同時(shí)結(jié)合自動(dòng)化室OPC服務(wù)器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問能力，完善建立供料信息化網(wǎng)絡(luò)，整合信息化資源，在信息化平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)供料量、料倉倉位等管理和控制，為整個(gè)供料生產(chǎn)的平衡有序管理提供科學(xué)依據(jù)。

3.1 皮帶一鍵啟動(dòng)自動(dòng)上料技術(shù)。定自動(dòng)供料方案：以定料種、定路線、定倉為總體思路，實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)找位、皮帶全自動(dòng)開啟。設(shè)置高爐料種“皮帶全自動(dòng)開皮帶面板”按鈕，確定要選擇線路的源頭, 確定該源頭要走的路徑，根據(jù)上料路徑，按“路徑提示”，選擇“全自動(dòng)開皮帶面版”按鈕即可實(shí)現(xiàn)從源頭到礦槽自動(dòng)上料。

3.2 格雷母線在供料礦槽移動(dòng)卸料小車定位系統(tǒng)的應(yīng)用。

格雷母線將電磁感應(yīng)原理應(yīng)用于位置檢測和數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域。格雷母線通信定位裝置擁有非接觸工作方式、兼容性好、抗干擾能力強(qiáng)和適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境等特點(diǎn),減少了移動(dòng)電纜的故障及提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，準(zhǔn)確定位小車的位置防止混料事故的發(fā)生。

3.2.1 格雷母線位置檢測基本原理。格雷母線位置檢測傳感器以相互靠近的扁平狀的格雷母線和天線箱之間的電磁耦合來進(jìn)行通信，并在通信的同時(shí)檢測到天線箱在格雷母線長度方向上的位置。

3.2.2 格雷母線位置檢測有兩種工作方式：第一種：地上檢測方式，地址編碼發(fā)射器和天線箱安裝在移動(dòng)站，通過天線箱發(fā)射地址信號(hào)，地址編碼接收器安裝在固定站上，在固定站完成地址檢測。第二種：車上檢測方式，地址編碼發(fā)射器安裝在固定站，通過格雷母線芯線發(fā)射地址信號(hào)，天線箱、地址編碼接收器安裝在移動(dòng)站上，移動(dòng)站直接檢測到地址。

3.2.3為了保證卸料小車的絕對(duì)安全和位置準(zhǔn)確，選擇格雷母線通訊定位裝置的精密地址檢測方式，其檢測精度為5毫米。對(duì)于格雷母線通訊定位裝置的工作方式選擇地上檢測方式，即地址編碼發(fā)射器安裝在小車上，通過格雷母線接收地址信號(hào)，地址編碼接收器安裝在固定站上，在地面站完成地址檢測。為了實(shí)時(shí)傳輸卸料小車運(yùn)動(dòng)位置的精確參數(shù)，通過PLC準(zhǔn)確地控制卸料小車運(yùn)行到指定位置進(jìn)行配卸。

3.3 礦槽移動(dòng)卸料小車自動(dòng)循倉技術(shù)。

主要功能：實(shí)現(xiàn)相臨2個(gè)或2個(gè)以上料倉、相同料種的移動(dòng)小車自動(dòng)循倉上料。設(shè)計(jì)思路：料種及路徑選擇料倉——循倉順序編號(hào)——料倉料位高度設(shè)定——循環(huán)按鈕啟動(dòng)。（1）根據(jù)料倉裝料安排，設(shè)置可以自動(dòng)循倉的可有2～5個(gè)料倉(2號(hào)爐焦炭倉除外)，順序編號(hào)為1～5。（2）由于各爐礦槽機(jī)頭倉移動(dòng)小車無法移到，因此自動(dòng)尋倉不涉及機(jī)頭燒結(jié)倉，機(jī)頭倉是通過小車中門的開啟來實(shí)現(xiàn)供料。（3）單倉無需設(shè)置循倉，當(dāng)料倉不上料或機(jī)頭倉設(shè)置編號(hào)為“0”。（4）自動(dòng)循倉按鈕啟用。

3.4 料倉物料自動(dòng)累加技術(shù)。

主要功能：物料自動(dòng)上料過程，根據(jù)皮帶稱累加數(shù)據(jù)對(duì)該倉上料重量進(jìn)行自動(dòng)累加，無需人為累加。設(shè)計(jì)思路：首先物料分類，上某高爐槽上人為選擇，通過槽上小車的位置確定物料裝料倉位，從而實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)累加。設(shè)置了兩個(gè)功能板塊：一是數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)識(shí)別功能。包括瞬時(shí)流量、正在累計(jì)報(bào)數(shù)、上次累計(jì)報(bào)數(shù)。二是選擇累計(jì)操作功能。包括手動(dòng)累計(jì)、自動(dòng)累計(jì)。

3.5 皮帶開機(jī)安全確認(rèn)系統(tǒng)技術(shù)。

主要功能：實(shí)現(xiàn)崗位現(xiàn)場安全確認(rèn)后進(jìn)行自動(dòng)控制開機(jī)操作，減少現(xiàn)場檢修、外來人員等不安全因素帶來的安全隱患。設(shè)計(jì)思路：崗位現(xiàn)場安全確認(rèn)> 確認(rèn)按鈕復(fù)位寫入控制程序> 信號(hào)反潰操作畫面> 允許開機(jī)。現(xiàn)場增加復(fù)位操作按鈕，接入自動(dòng)化控制系統(tǒng)，程序加以控制即可實(shí)現(xiàn)。圖中，每條皮帶有綠色圓點(diǎn)顯示，即是表示此皮帶已經(jīng)經(jīng)過崗位工現(xiàn)場安全檢查確認(rèn)后按復(fù)位反潰可以開機(jī)的信號(hào)；無綠色圓點(diǎn)顯示表示未復(fù)位或未啟用安全確認(rèn)系統(tǒng)程序。

3.6 倉存物料量自動(dòng)報(bào)表及預(yù)測使用時(shí)長技術(shù)。首先對(duì)進(jìn)入高爐各料倉料種重量進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算（重量=料倉容積*物料比重），再根據(jù)高爐每批用料量，預(yù)測出倉內(nèi)物料量能夠供高爐使用時(shí)長，可直觀地看到料倉存料量、使用時(shí)長，不僅為高爐提供爐料使用的預(yù)警信息，也為整個(gè)供料生產(chǎn)的平衡提供科學(xué)依據(jù)。

3.7  翻板二次確認(rèn)技術(shù)。適用于工藝設(shè)備相對(duì)交叉復(fù)雜，一條線供多種物料、多個(gè)高爐的三通或四通溜槽翻板操作時(shí)的確認(rèn)，可有效減少或杜絕混料事故的發(fā)生。只有確認(rèn)其走向后才能啟動(dòng)后面的皮帶，確保翻板打的方向是準(zhǔn)確。

3.8 各溜槽翻板動(dòng)作歷史趨勢(shì)記錄。通過采集各溜槽翻板開關(guān)信號(hào)，制作出相應(yīng)的Wincc歷史趨勢(shì)。歷史趨勢(shì)可有效監(jiān)控各翻板操作的時(shí)間、運(yùn)行記錄、運(yùn)行情況，對(duì)崗位是否按規(guī)范操作進(jìn)行監(jiān)督、檢查。

3.9 超高料位聲光報(bào)警提示技術(shù)。適用于槽上料倉單倉單料種上料過程中，忘記移小車等人為因素，超過設(shè)定高度料位后自動(dòng)聲光報(bào)警提示，有效減少或杜絕鋪料、堵料及混料事故的發(fā)生。

3.10焦化緩沖倉低料位與斗門聯(lián)鎖控制技術(shù)?？紤]到緩沖倉長期處于低料位時(shí)，生產(chǎn)直撥料會(huì)直接砸到倉壁，導(dǎo)致倉壁被砸爛。因此將焦化緩沖倉低料位與斗門聯(lián)鎖控制，當(dāng)料位低于2.5 m的設(shè)置值時(shí)（具體多少米，可根據(jù)料倉實(shí)際情況定），斗門自動(dòng)關(guān)閉，以保護(hù)倉壁不被砸爛，同是減少因落差過大焦炭粉化率。設(shè)計(jì)思路焦化緩沖倉倉位小于一定值，倉位數(shù)值進(jìn)行紅色邊框閃爍，提醒操作工。低料位信號(hào)參與斗門的開關(guān)控制，形成聯(lián)鎖自動(dòng)控制。

3.11 電子點(diǎn)檢翻牌監(jiān)控技術(shù)。主要針對(duì)現(xiàn)場皮帶設(shè)備點(diǎn)檢工作的監(jiān)督而設(shè)置。設(shè)計(jì)思路：現(xiàn)場崗位點(diǎn)檢設(shè)備 > 確認(rèn)復(fù)位鍵 > 確認(rèn)信息反潰畫面顯示?，F(xiàn)場增加點(diǎn)檢復(fù)位操作按鈕，接入皮帶自動(dòng)控制系統(tǒng)，程序加以控制。紅色的牌表示已經(jīng)翻牌，紫灰色的牌表示未翻牌。查詢每一條皮帶翻版的情況，可點(diǎn)擊“歷史趨勢(shì)”按鈕。

3.12 無紙化信息報(bào)表。對(duì)供料過程相關(guān)程序、畫面以及數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集，同時(shí)結(jié)合自動(dòng)化室OPC服務(wù)器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問能力，完善建立供料信息化網(wǎng)絡(luò)，整合信息化資源，在信息化平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)無紙化管理和控制，為整個(gè)供料生產(chǎn)的平衡提供科學(xué)依據(jù)。如日?qǐng)?bào)表、料倉槽存表、焦化廠及燒結(jié)廠緩沖倉槽存表、供料量情況表、過稱統(tǒng)計(jì)表、供料平衡表、槽存噸位報(bào)表等。

4 結(jié) 語

供料系統(tǒng)自動(dòng)控制操作經(jīng)歷了10多年時(shí)間，經(jīng)過無數(shù)次的自動(dòng)控制程序、工藝、設(shè)備改造，投入了大量的人力、物力、財(cái)力，使供料自動(dòng)化得以逐步實(shí)現(xiàn)。從最初的45條皮帶、100萬噸鐵/年的供料要投入約300人，到現(xiàn)在的100多條皮帶、1100萬噸鐵/年的供料只投入約200人，實(shí)現(xiàn)真正意義上的減員增效；滿足了1100萬噸鐵規(guī)模需供約2500萬噸物料的供料系統(tǒng)的需要；減少人工勞動(dòng)強(qiáng)度和提高工作效率；提高供料的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性、安全可靠性；為高爐的穩(wěn)定用料和爐況順行提供了有力保障。隨著要求的不斷提高，供料全自動(dòng)化控制是大勢(shì)所趨，我們將會(huì)持續(xù)改進(jìn)，下一步將研發(fā)斗門開度和皮帶稱流量自動(dòng)聯(lián)鎖調(diào)節(jié)控制技術(shù)、物料自動(dòng)識(shí)別上料技術(shù)、根據(jù)各倉位料位平均值與斗門開關(guān)連鎖等。