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為實(shí)現(xiàn)某集團(tuán)2007年產(chǎn)鐵780萬(wàn)t、產(chǎn)鋼700萬(wàn)t的生產(chǎn)目標(biāo)，于2005年開始新建綜合料場(chǎng)，新建綜合料場(chǎng)分3個(gè)階段進(jìn)行施工，到2007年底基本建成。新建綜合料場(chǎng)生產(chǎn)工藝、機(jī)械設(shè)備、電氣及控制系統(tǒng)均較為先進(jìn)，在很大程度上滿足了原有4*高爐,新建四燒車間2臺(tái)265n?燒結(jié)機(jī)、6#高爐的用料需求。
1工藝概述
新建某股份有限公司煉鐵廠綜合料場(chǎng)占地六平方公里之多，共有設(shè)備300多個(gè)，控制流程復(fù)雜,是我國(guó)最大的煉鐵綜合料場(chǎng)之一。各種物料經(jīng)輸入1、輸入2、輸入3、精礦倉(cāng)，由皮帶輸送系統(tǒng)、5臺(tái)堆取料機(jī)堆料設(shè)備、一臺(tái)混勻堆料機(jī)送入各物料條進(jìn)行儲(chǔ)備，儲(chǔ)備物料經(jīng)過(guò)2臺(tái)混勻取料機(jī)、5臺(tái)堆取料機(jī)取料設(shè)備輸送到輸出1、輸出2,再經(jīng)輸岀系統(tǒng)給四燒車間2臺(tái)265平方米燒結(jié)機(jī)的供料系統(tǒng)以及6,高爐的噴吹站供料，其中：輸入1包括一套翻車機(jī)系統(tǒng)；自產(chǎn)精礦、區(qū)外精礦、澳礦、云石、石灰石經(jīng)混勻配料系統(tǒng)，混勻配料按配比輸出各物料并送入H或G料條；煤粉經(jīng)過(guò)料線選擇經(jīng)儲(chǔ)料堆或輸入、輸出系統(tǒng)輸送到配煤系統(tǒng)，配煤系統(tǒng)對(duì)煙煤、無(wú)煙煤按比例配送。另外,6#高爐篩下返礦經(jīng)返礦輸送系統(tǒng)運(yùn)送到料場(chǎng)料堆中。綜合料場(chǎng)配有CC1、CC3、CC4、CC6除塵系統(tǒng)，噴水系統(tǒng)等配套系統(tǒng)，有效降低生產(chǎn)設(shè)備故障率并最大限度減少對(duì)外部環(huán)境的污染。
2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2.1工具軟件概述
新建綜合料場(chǎng)電控系統(tǒng)采用國(guó)產(chǎn)GCS-1型PLC控制系統(tǒng)，該P(yáng)LC系統(tǒng)適合大、中、小自動(dòng)控制方案，其組態(tài)軟件為SOFTPLC系統(tǒng)組態(tài)軟件，人機(jī)界面系統(tǒng)為SVIEW實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件。SOFTPLC系統(tǒng)組態(tài)軟件包括：TDNG、MBE。實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件SVIEW是GCS-1型PLC控制系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控軟件,通過(guò)鼠標(biāo)和操作員鍵盤的配合使用，可以方便地完成各種監(jiān)控操作。
2.2網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成
控制站采用ARCNET網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同一站點(diǎn)可連遠(yuǎn)程機(jī)架，站內(nèi)機(jī)架用RG-62A/U同軸電纜相連，電纜終端電阻93Q,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備，執(zhí)行器、傳動(dòng)系統(tǒng)、二次儀表等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、完成邏輯運(yùn)算和自動(dòng)控制功能，控制站同控制站之間通過(guò)光纖環(huán)網(wǎng)自適應(yīng)交換機(jī)進(jìn)行相連;操作站與操作站之間通過(guò)TCP/IP協(xié)議⑴的以太網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換、報(bào)警輸出、趨勢(shì)記錄、報(bào)表打印等部分過(guò)程級(jí)控制功能；操作站與控制站之間的通訊交換機(jī)，遵循TCP/IP協(xié)議,同控制站之間的光纖環(huán)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換?？刂普就ㄟ^(guò)以太網(wǎng)通訊模塊同光纖環(huán)網(wǎng)相互交換數(shù)據(jù)。主干網(wǎng)包括3個(gè)相關(guān)聯(lián)的其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為環(huán)形的網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)獨(dú)立除塵系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為光纖總線型。為保證通信順暢、抗電干擾，遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào),主干網(wǎng)傳輸介質(zhì)均為光纖。綜合料場(chǎng)除塵系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟妶D1,綜合料場(chǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟妶D2.
其中，環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在以下不足:診斷故障困難、對(duì)站點(diǎn)要求高⑵。

2.3硬件配置
硬件采用浙大中控SUPCONGCS-1PLC控制系統(tǒng)?？刂破魇且郧度胧舰荂PU為核心的實(shí)時(shí)控制器，符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，以該控制器為核心可以構(gòu)建成開放式的PLC控制系統(tǒng)。CPU帶負(fù)載能力，本地站為32個(gè)I/O模塊,遠(yuǎn)程站取決于ARCNET的傳輸帶寬，每個(gè)站最大負(fù)載為128個(gè)模擬量或1024個(gè)開關(guān)量，系統(tǒng)總的容量不能超過(guò)3000個(gè)信號(hào)點(diǎn)。選用同步控制模塊、冗余備份模塊實(shí)現(xiàn)CPU熱備份;通過(guò)以太網(wǎng)通(2)#站、卸料站、精礦站,兩個(gè)遠(yuǎn)程站:篩分站、篩分除塵?？刂普局械碾娫淳渲肬PS。
3控制功能
3.1料線無(wú)擾動(dòng)切換功能
綜合料場(chǎng)從物料輸入系統(tǒng)到輸出系統(tǒng),再跨到配煤、燒結(jié)系統(tǒng)，皮帶系統(tǒng)料線眾多，料線交叉，同時(shí)物料種類多樣。根據(jù)生產(chǎn)的需要，各個(gè)系統(tǒng)在操作站均配置了料線選擇區(qū)，各區(qū)域料線相銜接，能實(shí)現(xiàn)順料線啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備，逆料線停止皮帶系統(tǒng),所選料線可清晰地在操作站顯示，不選料線隱藏在畫面中，在幾個(gè)料線同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，停料線可以在不載料的過(guò)程中掐料線尾，加料線、倒系統(tǒng),通過(guò)設(shè)在操作站上倒系統(tǒng)軟按鈕進(jìn)行，完成料線不停車的切換，待料線完全啟動(dòng)完后，倒系統(tǒng)軟按鈕自動(dòng)復(fù)位,交叉系統(tǒng)可以在不停車的情況下，無(wú)擾動(dòng)的并入所選的料線中，避免了設(shè)備的大啟、大停，縮短了啟停設(shè)備時(shí)間,提高了運(yùn)料的效率。
3.2混勻自動(dòng)控制
3.2.1混勻配料概述
綜合料場(chǎng)混勻配料間為四燒車間進(jìn)行預(yù)配料，配料間頂部有布料車，給料槽輸料，配料槽共計(jì)有12個(gè)，配料的料種有九類，包括：自產(chǎn)精礦、區(qū)外精礦、澳粉、巴潤(rùn)礦、白云石、灰石、返礦、除塵灰，在通常的情況下，精礦、澳粉、巴潤(rùn)礦、白云石、灰石參加配料。配料根據(jù)料種、料量，由配料秤給定，給定的物料通過(guò)皮帶機(jī)輸送到堆料機(jī)，堆料機(jī)把混合料送入堆料機(jī)兩側(cè)的料條，進(jìn)行備料。
3.2.2混勻配料實(shí)現(xiàn)方法
混勻配料間有12套給料設(shè)備，其中：10套圓盤、皮帶給料機(jī),2套螺旋給料機(jī)，給料機(jī)電氣設(shè)備包括:計(jì)算機(jī)操作站、PLC、積算器、配料秤、變頻器以及相關(guān)的配套電氣裝置。每套給料機(jī)獨(dú)立構(gòu)成給料量調(diào)節(jié)回路。給料量調(diào)節(jié)回路原理見圖3。

由圖所示，給料量調(diào)節(jié)由以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和積算器為核心的調(diào)節(jié)回路完成，給料量可以單獨(dú)設(shè)定，也可由配料總量與配料比共同計(jì)算給定，計(jì)算給定優(yōu)先級(jí)大于直接設(shè)定，給料量經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)PLC相應(yīng)的輸出卡件轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)4~20mA信號(hào)，信號(hào)直接給積算器且處理后輸出。物料的實(shí)時(shí)檢測(cè)量經(jīng)過(guò)配料秤送入積算器,經(jīng)給料PID調(diào)節(jié)，達(dá)到目的要求。給料量SP與給料量PV實(shí)時(shí)偏差比較，偏差大且超過(guò)設(shè)定的時(shí)間，進(jìn)行報(bào)警，嚴(yán)重的情況設(shè)備要停止運(yùn)行。通過(guò)以上過(guò)程控制，基本保證預(yù)配料配比的精度，有效杜絕了料槽的篷堵,穩(wěn)定了料堆的成分。
3.3配煤自動(dòng)控制
配煤間有6套給料設(shè)備，每套設(shè)備獨(dú)立構(gòu)成給料量調(diào)節(jié)回路，給料調(diào)節(jié)原理見圖3。綜合料場(chǎng)配煤系統(tǒng)是高爐噴吹站的進(jìn)料關(guān)口，配煤的精確性直接影響噴煤的質(zhì)量和安全,特別是配入煙煤以后，要求配煤的精度更高。為了滿足工藝上的要求，相應(yīng)自動(dòng)化設(shè)備調(diào)整了控制精度：在配煤系統(tǒng)的程序上加入配煤的給定量與流量的偏差報(bào)警、偏差停車，煙煤的配比誤差控制在5%以內(nèi)，若有任意給料設(shè)備偏差超過(guò)精度范圍,那么配煤設(shè)備將同停，在主控室操作站設(shè)聲光報(bào)警，在現(xiàn)場(chǎng)崗位安裝聲音報(bào)警設(shè)備，在操作站上繪制實(shí)時(shí)配煤流量趨勢(shì)。配煤系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的調(diào)整，使得配煤精度進(jìn)一步提高，把煙煤和無(wú)煙煤嚴(yán)格控制在配比精度范圍以內(nèi)，煙煤、無(wú)煙煤混用安全可靠；檢測(cè)、監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀況更加便利、及時(shí)，便于崗位發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，及時(shí)處理設(shè)備隱患；管理人員可通過(guò)畫面了解配煤情況，根據(jù)配煤趨勢(shì)指導(dǎo)煙煤和無(wú)煙煤配比量。
3.4堆取料機(jī)控制
根據(jù)工藝布局、流程的要求，堆取料機(jī)要與皮帶系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖，把堆取料機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)傳入GCS-1系統(tǒng)，同時(shí)把皮帶系統(tǒng)啟停、故障、命令等信號(hào)通過(guò)GCS-1系統(tǒng)的SOFTPLC傳送到各臺(tái)堆取料機(jī)的PLC中處理。常規(guī)、傳統(tǒng)的做法是把雙方要傳輸?shù)男盘?hào)用硬線在不同的系統(tǒng)間通過(guò)各自的I/O模件進(jìn)行傳送。綜合料場(chǎng)皮帶機(jī)頭尾輪間距大，堆取料機(jī)常進(jìn)行移動(dòng)作業(yè)，如果采用常規(guī)、傳統(tǒng)的做法，常出現(xiàn)的問題:線纜不宜鋪設(shè)，經(jīng)常被拉斷，維護(hù)量大，消耗大量的人力、物力。綜合料場(chǎng)突破了傳統(tǒng)，采用GCS-1系統(tǒng)SOFTPLC與SIMATIC通訊及SIMATIC無(wú)線通訊技術(shù)。
3.5電氣設(shè)備聯(lián)鎖控制
綜合料場(chǎng)從整體上分為輸入系統(tǒng)、堆取料機(jī)系統(tǒng)、輸出系統(tǒng)及兩個(gè)比較獨(dú)立的系統(tǒng)：翻車機(jī)系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)。系統(tǒng)由14個(gè)控制站進(jìn)一步細(xì)分為14個(gè)小系統(tǒng)，有聯(lián)鎖關(guān)系的小系統(tǒng)所控制的設(shè)備的聯(lián)鎖信號(hào)以數(shù)據(jù)包的形式在站點(diǎn)間傳輸，控制主回路保護(hù)聯(lián)鎖和運(yùn)行設(shè)備之間的動(dòng)作聯(lián)鎖部分的控制程序采用梯形邏輯圖編程，這樣使得控制程序簡(jiǎn)潔明了，并有利于調(diào)試和生產(chǎn)維護(hù)及故障查找。電氣設(shè)備聯(lián)鎖控制實(shí)現(xiàn)了上述各系統(tǒng)電氣設(shè)備的順序啟動(dòng)/停止和帶料同時(shí)啟動(dòng)/停止以及各相關(guān)電氣控制設(shè)備的聯(lián)鎖運(yùn)行和聯(lián)鎖保護(hù)，保證生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行和安全生產(chǎn)。
3.6除塵系統(tǒng)控制
綜合料場(chǎng)除塵系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，由四個(gè)控制站點(diǎn)組成，各站自成系統(tǒng),沒有聯(lián)鎖關(guān)系，為便于維護(hù)、管理,各個(gè)站點(diǎn)間由光纖總線連接，在主控室有獨(dú)立的操作站，操作站配有TDNG硬DOG、操作員硬DOG?？刂普緳z測(cè)除塵系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，風(fēng)機(jī)入口、出口溫度，風(fēng)機(jī)軸振及潤(rùn)滑油溫度等，操作站監(jiān)視各檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)值，出現(xiàn)異常情況進(jìn)行報(bào)警，嚴(yán)重情況下，保護(hù)風(fēng)機(jī)跳車。除塵系統(tǒng)的投入,減少設(shè)備揚(yáng)塵，保護(hù)了外部環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人、設(shè)備、環(huán)境三位一體的和諧。
4投入效果
綜合料場(chǎng)經(jīng)過(guò)兩年多的建設(shè)，目前基本建成投入使用，為四燒車間、6系列及7系列噴吹站、4,高爐、6•高爐儲(chǔ)備了物料，改善了料種的結(jié)構(gòu)，提高了燒結(jié)礦的質(zhì)量，穩(wěn)定了高爐的用料，真正發(fā)揮了鋼鐵大糧倉(cāng)的作用。長(zhǎng)遠(yuǎn)看，能有效降低物料的采購(gòu)成本，合理的調(diào)配物料,既管當(dāng)前又管將來(lái)。
5結(jié)束語(yǔ)
基于國(guó)產(chǎn)SUPCONGCS-1PLC控制系統(tǒng)在綜合料場(chǎng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了綜合料場(chǎng)包括:輸入系統(tǒng)、堆取料系統(tǒng)、輸出系統(tǒng)及除塵系統(tǒng)等完整工藝過(guò)程的自動(dòng)控制。同時(shí)，利用系統(tǒng)的開放式功能，實(shí)現(xiàn)了與西門子控制系統(tǒng)的通訊。

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