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(chē)間主要通過(guò)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(xiàn)長(zhǎng)、面廣，運(yùn)輸原燃料種類(lèi)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(mǎn)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(xiàn)路一鍵啟動(dòng)自動(dòng)控制、槽上移動(dòng)卸料小車(chē)使用格雷母線(xiàn)定位、槽上卸料小車(chē)自動(dòng)循倉(cāng)、料倉(cāng)物料自動(dòng)累加、安全確認(rèn)系統(tǒng)、倉(cāng)存物料量自動(dòng)報(bào)表及預(yù)測(cè)使用時(shí)長(zhǎng)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(chǎng)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(guò)集控操作箱（JZX）上的“手動(dòng)/自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)”按鈕轉(zhuǎn)換對(duì)皮帶、移動(dòng)卸料小車(chē)、溜槽翻板、料倉(cāng)斗門(mén)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(kāi)關(guān)定位、編碼器定位、高低料位儀等對(duì)小車(chē)、翻板、料倉(cāng)料位等進(jìn)行監(jiān)控；通過(guò)跑偏檢測(cè)裝置、拉線(xiàn)急?？刂啤⑵俣缺Ｗo(hù)檢測(cè)裝置、防堵料檢測(cè)裝置等對(duì)皮帶運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控；通過(guò)電機(jī)堵轉(zhuǎn)過(guò)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(cāng)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(guò)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(cè)裝置（由旋轉(zhuǎn)葉片改為編碼器），增加攝像監(jiān)控畫(huà)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(lái)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(chēng)，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(chē)除塵皮帶等，并將開(kāi)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(kāi)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(cāng)倉(cāng)位管理和控制等在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

雖然經(jīng)過(guò)無(wú)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(cè)、估算，現(xiàn)場(chǎng)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(guò)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(guò)程的相關(guān)程序、畫(huà)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(fǎng)問(wèn)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(cāng)倉(cāng)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(xiàn)、定倉(cāng)為總體思路，實(shí)現(xiàn)小車(chē)自動(dòng)找位、皮帶全自動(dòng)開(kāi)啟。設(shè)置高爐料種“皮帶全自動(dòng)開(kāi)皮帶面板”按鈕，確定要選擇線(xiàn)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(kāi)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(xiàn)在供料礦槽移動(dòng)卸料小車(chē)定位系統(tǒng)的應(yīng)用。

格雷母線(xiàn)將電磁感應(yīng)原理應(yīng)用于位置檢測(cè)和數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域。格雷母線(xiàn)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(chē)的位置防止混料事故的發(fā)生。

3.2.1 格雷母線(xiàn)位置檢測(cè)基本原理。格雷母線(xiàn)位置檢測(cè)傳感器以相互靠近的扁平狀的格雷母線(xiàn)和天線(xiàn)箱之間的電磁耦合來(lái)進(jìn)行通信，并在通信的同時(shí)檢測(cè)到天線(xiàn)箱在格雷母線(xiàn)長(zhǎng)度方向上的位置。

3.2.2 格雷母線(xiàn)位置檢測(cè)有兩種工作方式：第一種：地上檢測(cè)方式，地址編碼發(fā)射器和天線(xiàn)箱安裝在移動(dòng)站，通過(guò)天線(xiàn)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(cè)。第二種：車(chē)上檢測(cè)方式，地址編碼發(fā)射器安裝在固定站，通過(guò)格雷母線(xiàn)芯線(xiàn)發(fā)射地址信號(hào)，天線(xiàn)箱、地址編碼接收器安裝在移動(dòng)站上，移動(dòng)站直接檢測(cè)到地址。

3.2.3為了保證卸料小車(chē)的絕對(duì)安全和位置準(zhǔn)確，選擇格雷母線(xiàn)通訊定位裝置的精密地址檢測(cè)方式，其檢測(cè)精度為5毫米。對(duì)于格雷母線(xiàn)通訊定位裝置的工作方式選擇地上檢測(cè)方式，即地址編碼發(fā)射器安裝在小車(chē)上，通過(guò)格雷母線(xiàn)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(cè)。為了實(shí)時(shí)傳輸卸料小車(chē)運(yùn)動(dòng)位置的精確參數(shù)，通過(guò)PLC準(zhǔn)確地控制卸料小車(chē)運(yùn)行到指定位置進(jìn)行配卸。

3.3 礦槽移動(dòng)卸料小車(chē)自動(dòng)循倉(cāng)技術(shù)。

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

3.4 料倉(cāng)物料自動(dòng)累加技術(shù)。

主要功能：物料自動(dòng)上料過(guò)程，根據(jù)皮帶稱(chēng)累加數(shù)據(jù)對(duì)該倉(cāng)上料重量進(jìn)行自動(dòng)累加，無(wú)需人為累加。設(shè)計(jì)思路：首先物料分類(lèi)，上某高爐槽上人為選擇，通過(guò)槽上小車(chē)的位置確定物料裝料倉(cāng)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(kāi)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(chǎng)安全確認(rèn)后進(jìn)行自動(dòng)控制開(kāi)機(jī)操作，減少現(xiàn)場(chǎng)檢修、外來(lái)人員等不安全因素帶來(lái)的安全隱患。設(shè)計(jì)思路：崗位現(xiàn)場(chǎng)安全確認(rèn)> 確認(rèn)按鈕復(fù)位寫(xiě)入控制程序> 信號(hào)反潰操作畫(huà)面> 允許開(kāi)機(jī)。現(xiàn)場(chǎng)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(guò)崗位工現(xiàn)場(chǎng)安全檢查確認(rèn)后按復(fù)位反潰可以開(kāi)機(jī)的信號(hào)；無(wú)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(cāng)存物料量自動(dòng)報(bào)表及預(yù)測(cè)使用時(shí)長(zhǎng)技術(shù)。首先對(duì)進(jìn)入高爐各料倉(cāng)料種重量進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算（重量=料倉(cāng)容積*物料比重），再根據(jù)高爐每批用料量，預(yù)測(cè)出倉(cāng)內(nèi)物料量能夠供高爐使用時(shí)長(zhǎng)，可直觀地看到料倉(cāng)存料量、使用時(shí)長(zhǎng)，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(xiàn)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(guò)采集各溜槽翻板開(kāi)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(cāng)單倉(cāng)單料種上料過(guò)程中，忘記移小車(chē)等人為因素，超過(guò)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(cāng)低料位與斗門(mén)聯(lián)鎖控制技術(shù)?？紤]到緩沖倉(cāng)長(zhǎng)期處于低料位時(shí)，生產(chǎn)直撥料會(huì)直接砸到倉(cāng)壁，導(dǎo)致倉(cāng)壁被砸爛。因此將焦化緩沖倉(cāng)低料位與斗門(mén)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(cāng)實(shí)際情況定），斗門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，以保護(hù)倉(cāng)壁不被砸爛，同是減少因落差過(guò)大焦炭粉化率。設(shè)計(jì)思路焦化緩沖倉(cāng)倉(cāng)位小于一定值，倉(cāng)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(mén)的開(kāi)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(chǎng)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(chǎng)崗位點(diǎn)檢設(shè)備 > 確認(rèn)復(fù)位鍵 > 確認(rèn)信息反潰畫(huà)面顯示?，F(xiàn)場(chǎng)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(xún)每一條皮帶翻版的情況，可點(diǎn)擊“歷史趨勢(shì)”按鈕。

3.12 無(wú)紙化信息報(bào)表。對(duì)供料過(guò)程相關(guān)程序、畫(huà)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(fǎng)問(wèn)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(wú)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(cāng)槽存表、焦化廠及燒結(jié)廠緩沖倉(cāng)槽存表、供料量情況表、過(guò)稱(chēng)統(tǒng)計(jì)表、供料平衡表、槽存噸位報(bào)表等。

4 結(jié) 語(yǔ)

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(guò)無(wú)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(wàn)噸鐵/年的供料要投入約300人，到現(xiàn)在的100多條皮帶、1100萬(wàn)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(mǎn)足了1100萬(wàn)噸鐵規(guī)模需供約2500萬(wàn)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(mén)開(kāi)度和皮帶稱(chēng)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(cāng)位料位平均值與斗門(mén)開(kāi)關(guān)連鎖等。