冯冰冰
唐山钢铁集团高强汽车板有限公司 河北省唐山市 063000
【摘要】 河钢集团唐钢公司炼铁北区烧结其余现有五套自动控制系统，分别为1#机控制系统、2#机控制系统、3#机控制系统、4#机控制系统、加工控制系统。其中加工控制系统负责给上述四台烧结机供料，包括混匀铁矿、焦粉、白煤、灰石、石粉等。加工自动自控制系统是1997年N-90系统改造换型后的AB PLC5系列产品，投运至今也已15年。加工系统原是1#机加工上料部分，后因2#机投产，所以独立分出自成一体，给1#、2#两台烧结机同时供料，后又为3#、4#机供料，加工系统亦随之不断扩容，已覆盖烧结区大部。这时技术落伍、通讯速率低等弊端逐渐显露出来，更关键的是它给四台烧结机同时供料，加工系统一旦故障停机，将影响整个烧结区。加工自动控制系统改造之重要性、紧迫性较之其它四套控制系统改造更应引起高度重视。因此决定对加工自动控制系统分段进行改造，将控制系统由原来的AB PLC5系列设备升级到到Control Logix5000 系列产品,将通讯速率很低的DH+网络升级为高速确定的ControlNet网络。
【关键字】 炼铁 烧结机 控制系统
1、优化升级总体思路
因为加工系统的改造升级涉及到对四台烧结机的上料，所以对控制系统特点和需求进行详细分析，提出此项目设计的目的是对加工上料控制系统与四台烧结机进行统筹考虑，从原有系统布局出发，充分考虑各烧结机特点，在实现控制系统的各项控制功能的基础上，完善生产实时监控功能，提高自动上料生产管理，进一步提高生产综合管理能力，实现烧结区域生产数据共享和数据通讯，提高科学管理和决策的水平。为满足生产的需要，实现系统设计目的，提出以下设计总体思路：
1.1全面完成生产过程的实时监控
即设备监控、故障管理等自动控制以及历史数据查询等功能。
1.2实现生产数据共享
加工自动控制系统升级投产以后，为炼铁北区烧结区的四台烧结机同时上料，并共用同种原料和部分设备，与四台烧结机生产紧密相连，是它们既相互独立，又相互制约，为平衡生产、搞好管理，必须在整个烧结区内实现数据共享。数据共享提高了科学管理水平和科学决策水平
1.3完成生产过程管理和数据分析
烧结生产是流水线型生产工艺，流程上下游之间联系紧密，生产实时数据必须能够及时发送给管理层，同时管理层对实时数据进行综合分析处理后又能够及时下达调整各项生产指标用于生产控制。
1.4扩展性、开放性和兼容性
要实现烧结区生产数据的综合管理和控制，系统必须能兼顾使用陈旧设备的1#、和3#机和已经改造完成使用新设备的2#、4#机系统的现状，因此要求系统具有很好的扩展性、开放性和兼容性，以适应生产和科学技术的飞速发展。
2、优化升级技术方案
2.1控制系统设备选型
控制系统既要完成加工上料生产过程控制管理的所有功能，又要实现现代化生产管理的需要。我们主要考虑到下述几方面问题：
（1）加工控制系统要和老二烧1、2、3、4#烧结机联网，实现烧结区域数据共享，要求新系统必须与老系统有良好的兼容性。老二烧1、3#烧结机控制系统使用的全部是AB PLC5 系列产品，经过多年使用，产品相对落后（因为二烧1、3#机控制系统自93年和98年投入使用至今一直没有进行过系统改造升级），通讯速率低，仅57.6Kbps。但经过多年使用，我们同时还发现AB PLC系列产品性能稳定，易于开发和系统维护。
（2）AB的产品和技术发展很快，AB Control Logix5000 系列产品功能强大，易于网络扩展，北区三座高炉用的都是该系列产品。并且与老AB PLC5控制系统通讯不需要使用第三方技术协议。
（3）AB Control Logix5000 系列产品有多种可供选择的使用相同基板的通讯模块，向下可以方便实现与老AB PLC5控制系统通讯，向上实现与公司控制管理网通讯。
（4）ControlLogix5000 CPU最大内存为8M，与老系统相比，可以减少CPU的使用量。
其自定义标签功能，可随意改变大小。便于今后进行系统开发。
因此，此次优化改造将控制系统CPU由AB PLC5/40升级到Control Logix5000 1756_L63,将通讯速率只有57.6Kbps的DH+网升级为通讯速率为5Mbps的ControlNet网。
2.2 具体实施方案：
因加工系统涉及到给四台烧结机上料，故其PLC系统改造无整块停机时间。无法在整个系统都停下来后，整体升级，这就要求改造时间节点与烧结机年修时间节点同步，分段进行，同时还要见缝插针，化整为零地合理安排施工。每一个烧结机年修时，针对为它上料的流程设备进行升级，这期间需新老系统并存的运行，直至为四个烧结机上料的所有流程设备全部升级到新系统。
3、升级系统创新内容
在不影响生产情况下改造升级炼铁厂北区四台烧结机供料系统。
3.1 加工上料控制系统优化设计
重新优化加工上料控制系统，完成复线无叠加上料程序设计，将各烧结机匀矿物料消耗分开统计。
加工上料系统，是烧结工艺的前道工序，它要完成对四台烧结机的上料任务，此次对匀矿供料系统进行了大规模改造与完善，并通过复线复线无叠加上料对各烧结机的物料消耗可以分别统计，更精确。
（1）根据各个烧结机的生产能力，实现对F203头部翻板及二层翻板的自动控制，合理控制料流量，满足烧结区四台烧结机对混匀矿的用料需要。
（2）完成与F203接口复杂的逻辑控制。F203与下游设备的接口多，流程选择复杂，要求连锁控制必须全面可靠，当三个流程同时转车或任何一个流程转车时，F203可以起车；任何一个流程故障停机时，不论其他流程是否用料，F203立即停车；任何一个流程供料完成后，中控单独停止流程后，只要有其他流程用料，F203不停正常供料。
（3）增加复线流程及Z6-1、Z6-2尾部翻板后， 1、2、3#机匀矿受料槽均有多个供料流程可供选择，为了防止流程叠加，料流过大压死皮带，设计混匀矿槽无叠加上料程序，一旦流程选择错误出现叠加，监控画面立即弹出“禁止叠加”警报，以避免事故发生。并且通过选择各烧结机流程和两台配料秤，可以分别累计1、2、3#机匀矿上料量，统计物料物料消耗，为生产提供精确数据。
3.2 小车自动加料控制实现
实现1-4#烧结机匀矿上料室小车自动加料，进一步优化小车自动控制。
原来1-4#烧结机匀矿上料系统中，各个烧结机的匀矿上料小车均使用现场手动控制，手动对仓位，即浪费人力和时间，又降低了生产效率，此次优化后，实现小车的自动行走控制，大大节省了时间，提高了生产效率和管理水平。
匀矿系统 1、2、3#机匀矿仓均为双数，仓位信号为偶数，移动受矿小车跨一个仓，无论给哪个仓上料，小车自动行走上料均能压住匀矿仓车位；而4#机配料室有五个匀矿仓，仓位信号为单数，当自动控制小车行走时，移动受矿小车跨两个仓，当给三号仓上料时，向西跨4、5#仓压住其它料种仓位，可能上错料，这种情况绝对不允许；因此移动受矿小车必须向东跨过1、2#仓，小车向东没有车位，程序无法判断出小车位置，导致小车失控造成事故，为此经过反复调试研究，提出模拟小车0车位信号，使小车能正常工作。
3.3料仓料位数据通讯改造
此次改造，还实现了各个烧结机的各料仓的料位显示直接进入加工PLC控制柜控制显示。原来的各烧结机料位显示均通过网络数据采集进监控图形显示，一旦通讯网络中断，会造成无法显示，这次改造后，直接通过PLC 远程I/O进入加工自动控制系统，大大降低了出错率，保证了上料生产的有序进行。
4、实施效果
经过优化升级后的加工上料控制系统，结构更趋合理，各种上料控制操作更加灵活、方便，通过模拟移动受矿车车位等技术成功解决了模拟移动受矿车自动行走，并实现1-4#烧结机上料室小车自动加料；复线上料流程无叠加上料设计，将各烧结机匀矿物料消耗分开统计，进一步提高了自动上料生产管理水平，为烧结增产、创效起到了非常重要的作用。
参考文献：
【1】万珍,高鸿斌(第一版).PLC分析与设计应用[M]. 北京:北京机械工业出版社,2004:32
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【3】徐文尚.电气控制技术与PLC.北京:机械工业出版社,2011,1-49,140-186
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