曲艺超
大连重工机电设备成套有限公司 辽宁省大连市 116013
摘要：本文依托大连富力镍铁电炉项目，详细介绍了镍铁全自动加料系统方案及控制逻辑。
关键词：西门子PLC；镍铁电炉；全自动加料；
1、概述
在镍铁电炉炉顶加料环节中，目前冶炼行业内采用人工操作为主，操作人员在现
场观测炉顶料仓是否缺料，并通过无操作按钮等控制加料车及其它加料设备工作，最终完成
加料工序。炉顶环境温度在40℃以上，加料时会伴随产生粉尘，工作环境恶劣，操作人员长期在该环境下工作，对人身健康及安全都存在很大的隐患。同时过多的人工干预，势必会降低设备的作业效率，本方案可以提高该工况下的自动化程度，取代人工操作。
2、方案
通过安装在料仓上的耐高温雷达料位仪反馈的4-20mA料位信号（或使用称重传感器），控制系统判断料仓是否缺料（本项目设定料重少于50吨视为缺料），当料仓缺料时控制系统发出加料信号及料仓编号（1~4#料仓对应1#轨道，5~8#料仓对应2#轨道），触发移动视觉识别装置执行料仓对位程序，移动视觉识别装置沿视觉识别系统轨道运动，最终到达指定的料仓位置；移动视觉识别装置亦可替换为接近开关，每个料仓设置两组接近开关，一组用于料罐车减速，一组用于料罐车定位。
控制系统触发该轨道对应的回转窑卸料阀打开向已就位的加料小车上的加料罐进行
加料，待加料小车4上无线称重装置达到预设重量后，无线称重装置发出无线信号给控制
系统，控制系统执行内部程序触发回转窑卸料阀关闭；
内部程序控制系统驱动加料小车上的变频电机运行，加料小车沿加料小车轨道运行，加料小车到达指定料仓时触发耐高温定位装置执行加料小车定位程序，同时移动视觉识别装置捕捉加料小车影像辅助定位，最终加料小车定位于指定料仓；
控制系统接收到加料小车就位信号后，触发加料小车卸料阀打开向料仓进行加料，耐高温雷达料位仪检测到料仓内料位高度，反馈4-20mA信号给控制系统，当达到程序预设高度时，控制系统触发加料小车卸料阀关闭；
结束加料后加料小车上变频电机反向运行，加料小车返回回转窑下料口就位；详见图一控制逻辑图。
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图一控制逻辑图
3、程序编制
3.1应用环境
a）系统：Windows 7 旗舰版 SP1 64位；
b）软件：TIA Portal V14 ，WINCC 7.2；
c）硬件：西门子1512 CPU；
3.2程序
编写自定义功能块FB1,当某一料仓料重低于50吨时，发出信号，回转窑卸料阀打开向料罐加料（料罐车为料仓加料完成后，自动返回接料位置），当料罐重量等于7吨，关闭回转窑卸料阀，延迟10秒后料罐车高速正转运行，当到达缺料料仓减速位时，切换为低速运行，到停止位后延迟10秒开始卸料；当料罐车料重为0时，关闭卸料阀，卸料阀关闭到位后延迟5秒，料罐车高速反转运行，返回到接料位置，等待下一次命令。每次卸料完成后，将卸料阀前重量进行累加，以便统计培砂消耗量。
将加料车自动所需的功能模块化，以功能块为单位进行程序设计，目的是为了降低程序复杂度，使程序设计、调试和维护等操作简单化。
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图二模块化程序
4、总结
目前国内镍铁冶炼行业炉顶加料系统操作仍停留在半自动化及人工操作水平，存在工人工作环境恶劣、设备作业率低、劳动强度大等问题，通过以上方案，可以减少人工、降低安全隐患、提高作业效率，对炉顶加料状态远程监控，最终实现完全替代人工实现加料过程无人化系统及控制通过本方案的自动化程序，将繁琐的任务简化，加料过程无人化，使整个工艺的生产流程稳定，提高准确性、劳动生产率，无需人工操作，降低安全隐患，为企业实现降本增效。
参考文献：
[1]矿热炉设计与应用，杨树明 石富，冶金工业出版社
[2]镍铁电炉的设计与实践，曹珂菲
[3]铁合金生产工艺与设备冶金工业出版社
[4]STEP 7 和 WinCC Engineering V15.1系统手册