一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想 　　煉鐵生產(chǎn)過(guò)程是在高爐內(nèi)進(jìn)行的一系列復(fù)雜的還原反應(yīng)的過(guò)程，爐料（礦石、燃料和熔劑）從爐頂裝入，從鼓風(fēng)機(jī)來(lái)的冷風(fēng)經(jīng)熱風(fēng)爐加熱后，形成高溫?zé)犸L(fēng)從高爐風(fēng)口鼓入，隨著焦炭燃燒產(chǎn)生的熱煤氣流自下而往上運(yùn)動(dòng)，而爐料則由上而往下運(yùn)動(dòng)互相接觸進(jìn)行熱交換，逐步還原，最后在爐子的下部還原成生鐵，同時(shí)形成爐渣。積聚在爐缸的鐵水和爐渣，分別由出鐵口和出渣口放出。 　　高爐自動(dòng)化過(guò)程主要包含高爐本體控制、給料和配料控制、熱風(fēng)爐控制，以及除塵系統(tǒng)控制等。高爐自動(dòng)化的目的，主要是保證高爐操作的四個(gè)主要問(wèn)題：正確配料并以一定的順序及時(shí)裝入爐內(nèi)；控制爐料均勻下降；調(diào)節(jié)爐料分布及保持其與熱煤氣流的良好接觸；保持高爐整體有合適的熱狀態(tài)。高爐自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括儀表檢測(cè)及控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和過(guò)程及管理用計(jì)算機(jī)。儀表控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)通常由DCS或PLC完成。 　　高爐生產(chǎn)必須要求計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠很好地保證生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性和實(shí)時(shí)監(jiān)控性，而且要求數(shù)據(jù)量最多，所有設(shè)備的自動(dòng)化程度要高。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)采集周期短，刷新速率快，特別對(duì)通訊網(wǎng)絡(luò)而言，數(shù)據(jù)傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和正確性尤為重要。 　　對(duì)檢測(cè)儀表而言，也即對(duì)溫度、壓力、差壓、流量、料位、重量的檢測(cè)，要求數(shù)據(jù)的采集精確度≤0.2%，采集速率≤0.8S。 　　高爐的自動(dòng)化控制方案，首先應(yīng)著眼于系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性和先進(jìn)性，并在此基礎(chǔ)上提高系統(tǒng)的性價(jià)比。 　　1．可靠性 　　高爐在鋼鐵廠生產(chǎn)中處于十分重要的位置，它不僅要及時(shí)穩(wěn)定的給煉鋼工序提供合格的鐵水，還同時(shí)為軋鋼加熱爐提供煤氣。高爐生產(chǎn)的短時(shí)間中斷都會(huì)給整個(gè)生產(chǎn)流程帶來(lái)不可估量的損失。 　　因此，必須把系統(tǒng)的可靠性也即安全性放在高爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一位。在設(shè)備控制方面，要滿足煉鐵設(shè)備及工藝的特定要求，完善必要的軟硬件連鎖，實(shí)現(xiàn)最可靠的開(kāi)停車順序控制，以及可靠的處理突發(fā)性事件的應(yīng)急處理方案，確保整個(gè)高爐生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性。 　　為保證這些設(shè)備安全可靠運(yùn)行，除了系統(tǒng)硬件之外，還必須在軟件編程上增加多種保護(hù)功能，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。 　　2．實(shí)用性 　　為適應(yīng)中型規(guī)模鋼鐵廠在生產(chǎn)管理的技術(shù)基本點(diǎn)面上要求循序漸進(jìn)、逐步提高的多數(shù)情況，對(duì)高爐生產(chǎn)的過(guò)程控制，設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作狀態(tài)，兩種操作狀態(tài)之間，可實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換。 　　由工業(yè)微型計(jì)算機(jī)和PLC系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、控制軟件組成在線計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，下位機(jī)通過(guò)各檢測(cè)儀表，采集高爐上料、配料運(yùn)行數(shù)據(jù)、爐體溫度、風(fēng)溫、風(fēng)壓，除塵系統(tǒng)等工藝參數(shù)。 　　在手動(dòng)操作模式下，上述工藝參數(shù)經(jīng)過(guò)上位機(jī)計(jì)算機(jī)處理控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，使之成為清晰而精確的“軟件儀表”，將過(guò)去人工來(lái)不及分析的、各種缺乏相關(guān)性的信息都能充分地利用起來(lái)，揭示出它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而對(duì)判斷高爐生產(chǎn)過(guò)程和指導(dǎo)操作起到了更多的作用。 　　在自動(dòng)操作模式下，我們?cè)诔Ｒ?guī)PID調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)之上，增加了非線性變參數(shù)調(diào)節(jié)，自適應(yīng)調(diào)節(jié)和智能控制等環(huán)節(jié)。 　　經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)綜合分析和建立數(shù)學(xué)模型，作為人工操作或自動(dòng)調(diào)節(jié)的依據(jù)，并充分利用計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存信息量大的優(yōu)點(diǎn)，為高爐的操作提供更準(zhǔn)確、更合理的控制策略。 　　3．先進(jìn)性 　　采用智能控制技術(shù)，以改變控制策略去適應(yīng)對(duì)象的復(fù)雜性和不確定性。具有更好的適應(yīng)性、容錯(cuò)性、魯棒性、自組織功能，具有自學(xué)習(xí)能力、更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性和人機(jī)協(xié)同功能。不僅依靠單純的數(shù)學(xué)模型，而是能夠根據(jù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累，進(jìn)行在線推理，做出非線性和多因素的判斷，從而優(yōu)選出能隨動(dòng)實(shí)時(shí)變化的最佳控制策略。 　　通過(guò)記錄、分析高爐的歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，采用“優(yōu)選圖法”，指導(dǎo)操作人員，使之確定的每一步動(dòng)作更加精確和科學(xué)。在這種狀況較之傳統(tǒng)人工操作模式下，高爐各操作參數(shù)的離散程度將明顯縮小，向著最佳區(qū)間，甚至最佳點(diǎn)靠攏的趨勢(shì)將非常明顯。 　　在系統(tǒng)更進(jìn)一步優(yōu)化后，可實(shí)現(xiàn)多種“趨勢(shì)分析”，計(jì)算機(jī)能夠做出趨勢(shì)預(yù)報(bào)，及時(shí)為操作者提供更多的手段，相當(dāng)于真正做到了類似于傳統(tǒng)操作模式下，工藝管理上經(jīng)常會(huì)提出“早調(diào)、勤調(diào)、少調(diào)”的要求。高爐生產(chǎn)過(guò)程在應(yīng)用本系統(tǒng)后將更加趨向穩(wěn)定。 　　[b]二、控制系統(tǒng)實(shí)施方案 　　1．系統(tǒng)硬件[/b] 　　本系統(tǒng)PLC硬件全部選用施耐德公司的Modicon TSX Quantum 140系列產(chǎn)品，網(wǎng)絡(luò)連接使用Modbus TCP/IP Ethernet，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)100MBPS，采用信息行業(yè)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP，應(yīng)用層使用Modbus協(xié)議，幾乎不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸沖突，交換式以太網(wǎng)技術(shù)的使用更避免了沖突發(fā)生的可能。網(wǎng)絡(luò)配置包括PLC端和PC機(jī)端兩個(gè)部分。 　　系統(tǒng)中的每套PLC系統(tǒng)通過(guò)插在主底板上的140NOE77100 TCP/IP Ethernet模塊連接在100M快速以太網(wǎng)上，位置比較集中的可以采用雙絞線連接。上位監(jiān)控機(jī)采用雙絞線連接快速以太網(wǎng)。每臺(tái)上位監(jiān)控機(jī)內(nèi)各插入1塊3C905C 100M以太網(wǎng)卡。 通過(guò)Quantum 140NOE77100模塊可以定義I/O數(shù)據(jù)表，使用Internet Explorer查看以太網(wǎng)狀態(tài)信息和現(xiàn)場(chǎng)I/O數(shù)據(jù)，也可通過(guò)其它的內(nèi)嵌功能，基于Web的BOOTP服務(wù)器配置，SNMP協(xié)議支持等，使網(wǎng)絡(luò)建立、調(diào)試、管理都變得簡(jiǎn)單。 　　2．組態(tài)軟件 　　軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括PLC組態(tài)及參數(shù)配置、系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)通信配置、操作員站及工程師站人機(jī)界面設(shè)計(jì)四個(gè)部分。 　　PLC組態(tài)及參數(shù)配置、下位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的編程均在Concept XL V2.6環(huán)境下完成，它易于使用，功能豐富控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，具有5種符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程模式。特別是軟件仿真測(cè)試功能最受用戶歡迎，大大縮短了在線調(diào)試時(shí)間。高爐及熱風(fēng)爐根據(jù)控制流程不同，可以采用LD、FBD兩種編程方式。程序功能包括系統(tǒng)初始化、參數(shù)量程變換、參數(shù)監(jiān)視及異常處理、各種連鎖及控制。 　　本系統(tǒng)涉及工藝參數(shù)較多，有壓力、溫度、差壓、流量、質(zhì)量、料位、閥位、液位等等。高爐本體及熱風(fēng)爐控制工藝復(fù)雜，設(shè)計(jì)和配備必要的調(diào)節(jié)回路。靈活的Concept編程軟件為實(shí)現(xiàn)各種控制工藝提供了豐富的功能，可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際編寫(xiě)出各種需求的功能。 　　上位監(jiān)控工作站由8臺(tái)Advantech工業(yè)控制計(jì)算機(jī)完成整個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、系統(tǒng)設(shè)備控制，生產(chǎn)報(bào)表的生成和打印、數(shù)據(jù)備份等工作。上位機(jī)監(jiān)控軟件中人機(jī)界面的設(shè)計(jì)采用GE Fanuc iFIX 4.0軟件，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、歷史趨勢(shì)，數(shù)據(jù)報(bào)表，數(shù)據(jù)采集，報(bào)警記錄，動(dòng)態(tài)顯示等豐富功能。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性好，可以完成監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì)、過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)建立以及監(jiān)控軟件各功能塊的編制等項(xiàng)的功能。其著重點(diǎn)是確保系統(tǒng)可靠，以及如何方便于操作。 　　3．系統(tǒng)總圖 　　高爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)硬件和網(wǎng)絡(luò)配置總圖詳見(jiàn)圖1。 　　圖中：整個(gè)PLC系統(tǒng)包括5個(gè)CPU主機(jī)站、6個(gè)PLC I/O站和Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線。CRT1～CRT4為爐頂及卷?yè)P(yáng)操作站、高爐本體操作站、上料操作站、熱風(fēng)爐操作站，CRT5為工程師站，CRT6為布袋除塵操作站、CRT7為出鐵場(chǎng)、原料場(chǎng)除塵系統(tǒng)操作站。 　　其中網(wǎng)絡(luò)連接：24端口以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)置在高爐主控室內(nèi)，2臺(tái)8端口以太網(wǎng)交換機(jī)分別設(shè)置在布袋除塵和礦槽控制室內(nèi)。高爐主控室至布袋除塵、高爐主控室至礦槽控制室之間，通過(guò)光纖連接。采用帶光纜接口的交換機(jī)，或使用光電轉(zhuǎn)換器，用光纖連接以太網(wǎng)。 　　4．主要功能描述 　　本系統(tǒng)將是一個(gè)集順序控制、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)采集、工況監(jiān)視、數(shù)據(jù)管理為一體的計(jì)算機(jī)控制管理系統(tǒng)。主要功能如下： 　　對(duì)電動(dòng)機(jī)、閥門(mén)等以及成套機(jī)電設(shè)備的開(kāi)關(guān)量控制，包括分組連鎖起動(dòng)、分組連鎖關(guān)機(jī)、組內(nèi)自動(dòng)連鎖控制、組內(nèi)單步連鎖控制、系統(tǒng)單步調(diào)試。 　　過(guò)程控制數(shù)據(jù)的采集和處理（包括開(kāi)關(guān)量和模擬量）。 　　完善的報(bào)警功能。開(kāi)關(guān)量和模擬量報(bào)警的顯示、確認(rèn)、記錄和打印。報(bào)警發(fā)生的開(kāi)始時(shí)間、確認(rèn)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間均能自動(dòng)記錄。 　　動(dòng)態(tài)顯示工藝流程圖畫(huà)面，各畫(huà)面之間可以自由切換。 　　歷史曲線圖、實(shí)時(shí)曲線圖、電氣儀表圖和棒形圖顯示和打印。 [align=center] 圖1 高爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)硬件和網(wǎng)絡(luò)配置圖[/align] 　　定時(shí)打印或即時(shí)打印生產(chǎn)班報(bào)表、生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表、生產(chǎn)月報(bào)表。定時(shí)打印的時(shí)間間隔可修改，即交接班時(shí)間可通過(guò)操作設(shè)定。 　　面向目標(biāo)的操作方式，友善的人機(jī)操作界面。對(duì)某臺(tái)設(shè)備的操作，只需把光標(biāo)移到相應(yīng)的目標(biāo)（如電機(jī)、閥門(mén)）的圖形位置上就可完成操作。如目標(biāo)能被選中，則允許操作，否則操作無(wú)效。 　　系統(tǒng)時(shí)間、模擬量報(bào)警上下限的設(shè)置和修正。 　　較強(qiáng)的系統(tǒng)自診斷功能，包括PLC模塊出錯(cuò)顯示，在線查看開(kāi)關(guān)量和模擬量條件表。 　　操作記錄、開(kāi)關(guān)量報(bào)警列表、模擬量報(bào)警列表的自動(dòng)記錄和顯示打印。 　　為加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，對(duì)系統(tǒng)的某些重要操作設(shè)置密碼，以防無(wú)關(guān)人員隨意進(jìn)入操作。 　　5．PLC控制功能 　?、?爐頂系統(tǒng) 　　爐頂布料程序控制和爐頂設(shè)備順序控制； 　　料流調(diào)節(jié)閥開(kāi)度控制； 　　溜槽傾動(dòng)和旋轉(zhuǎn)控制； 　　料線測(cè)量和探尺控制； 　　爐頂均排壓控制； 　　爐頂溫度監(jiān)測(cè)和壓力控制。 　?、?槽下系統(tǒng) 　　焦炭、礦石的備料系統(tǒng)； 　　原料的稱量補(bǔ)償和水分控制； 　　高爐裝料程序控制。 　?、?高爐本體 　　爐體各點(diǎn)的溫度、壓力、流量檢測(cè)； 　　爐喉溫度和煤氣成分?jǐn)?shù)據(jù)處理； 　　熱風(fēng)溫度調(diào)節(jié)； 　　爐體冷卻水壓力、流量測(cè)量； 　　風(fēng)口平臺(tái)出鐵場(chǎng)蒸氣、壓縮空氣、O2的流量及壓力測(cè)量； 　　爐體參數(shù)監(jiān)控和報(bào)警； 　　爐體系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理。 　?、?熱風(fēng)爐系統(tǒng) 　　熱風(fēng)爐燃燒調(diào)節(jié)閥遙控操作； 　　煤氣總管壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)； 　　熱風(fēng)爐拱頂溫度記錄； 　　熱風(fēng)爐出口溫度記錄； 　　熱風(fēng)爐燃燒室溫度記錄； 　　熱風(fēng)爐廢氣溫度記錄； 　 熱風(fēng)爐總管壓力記錄； 　　冷風(fēng)總管壓力、流量記錄； 　　冷風(fēng)總管溫度指示； 　　凈煤氣總管溫度、壓力指示； 　　凈煤氣總管流量、溫度指示； 　　助燃空氣總管壓力、溫度指示； 　　助燃空氣，總管流量記錄； 　　冷卻水壓力指示； 　　冷卻水流量指示、累計(jì)； 　　冷風(fēng)均壓信號(hào)； 　　廢氣排壓信號(hào)； 　　生產(chǎn)聯(lián)絡(luò)信號(hào)。 　?、?布袋除塵系統(tǒng) 　　荒煤氣總管溫度指示、記錄、報(bào)警、連鎖； 　　荒煤氣總管壓力指示； 　　荒煤氣總管壓差指示、應(yīng)答、連鎖； 　　凈煤氣溫度指示； 　　凈煤氣流量指示、累計(jì)； 　　凈煤氣含塵量檢測(cè)、報(bào)警。 　?、?其它系統(tǒng) 　　除塵系統(tǒng)的煤氣溫度、壓力測(cè)量； 　　沖渣水壓力、流量采集。 　　三、系統(tǒng)啟動(dòng)和運(yùn)行 　　接通系統(tǒng)總電源后，先開(kāi)啟PLC系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)電源，待進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)后，再打開(kāi)操作站彩色顯示器和工控機(jī)電源，系統(tǒng)引導(dǎo)后直接進(jìn)入主菜單。主菜單有四個(gè)選項(xiàng)： 　　運(yùn)行操作──進(jìn)入系統(tǒng)概貌圖，根據(jù)系統(tǒng)概貌圖中的功能按鈕，進(jìn)入各項(xiàng)相應(yīng)操作。 　　歷史曲線──顯示并打印已記錄在硬盤(pán)中的模擬量數(shù)據(jù)。 　　報(bào)表打印──查看及打印生產(chǎn)班報(bào)表、生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表、生產(chǎn)月報(bào)表。 　　系統(tǒng)維護(hù)──進(jìn)入與系統(tǒng)設(shè)置和維護(hù)有關(guān)的各項(xiàng)操作。 　　1. 系統(tǒng)畫(huà)面 　　為了使畫(huà)面整齊、美觀，各系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面分別由一幅系統(tǒng)主工藝畫(huà)面和若干幅分畫(huà)面組成，系統(tǒng)主工藝上只顯示重要的目標(biāo)和數(shù)據(jù)。如要了解更詳細(xì)的情況可切換到分畫(huà)面上，就能看到進(jìn)入PLC系統(tǒng)的所有測(cè)點(diǎn)目標(biāo)和數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示，全部使用漢字提示。按主菜單運(yùn)行操作按鈕后進(jìn)入系統(tǒng)主工藝畫(huà)面。 　　在主畫(huà)面的底部有一個(gè)按鈕式的子菜單，將包括：爐頂及卷?yè)P(yáng)、高爐本體、熱風(fēng)爐、布袋除塵、和轉(zhuǎn)運(yùn)站、系統(tǒng)組操作、報(bào)警列表、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、參數(shù)一覽表按鈕。按前面幾個(gè)按鈕，可以進(jìn)行畫(huà)面之間的切換。后面四個(gè)按鈕，用于選擇其它功能操作。 　　在各監(jiān)控畫(huà)面上，用不同的圖形表示電機(jī)和閥門(mén)等設(shè)備；在組操作中，用漢字設(shè)備名稱指示框表示之。以不同的顏色來(lái)表示電機(jī)是否備妥、正常運(yùn)行，報(bào)警和報(bào)警已被確認(rèn)。從運(yùn)行的目標(biāo)是否帶有邊框可以區(qū)分出，該設(shè)備是在集中方式下或是在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)旁啟動(dòng)的。 　　2. 運(yùn)行操作 　　系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)以組操作為主。按下組操作按鈕，就能彈出一個(gè)標(biāo)注設(shè)備名稱的流程框圖構(gòu)成的組操作畫(huà)面，根據(jù)開(kāi)車順序分別起動(dòng)各組電機(jī)。在組操作區(qū)中有組開(kāi)、組關(guān)、暫停、退出四個(gè)按鈕供操作選擇。各按鈕前的指示燈綠色表示正在執(zhí)行該操作，將光標(biāo)直接對(duì)準(zhǔn)組內(nèi)電機(jī)，也可進(jìn)行組內(nèi)單步連鎖操作。 [align=center] 圖2 高爐立面設(shè)計(jì)示例[/align] [align=center] 圖3 高爐爐頂上料示例[/align] 　　在進(jìn)入系統(tǒng)單步調(diào)試狀態(tài)后，除了在組操作畫(huà)面上操作外，也能直接在各個(gè)子畫(huà)面上，面向目標(biāo)進(jìn)行單步調(diào)試操作，如選中時(shí)目標(biāo)為黃色，進(jìn)行開(kāi)機(jī)操作；如目標(biāo)為綠色，則進(jìn)行關(guān)機(jī)操作。 　　對(duì)高爐生產(chǎn)中的幾個(gè)關(guān)鍵過(guò)程，在相關(guān)的畫(huà)面中設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔而醒目的動(dòng)態(tài)顯示。如在高爐上料環(huán)節(jié)中，我們充分利用安裝在減速機(jī)輸出軸的絕對(duì)位置編碼器信號(hào)，在分畫(huà)面中動(dòng)態(tài)顯示料車位置。在高爐布料過(guò)程中，我們將根據(jù)布料和探尺相關(guān)設(shè)備的返回信號(hào)，動(dòng)態(tài)模擬顯示高爐料層的實(shí)時(shí)位置。同時(shí)通過(guò)Modbus總線將變頻器和PLC連接起來(lái)，實(shí)時(shí)監(jiān)控變頻器的運(yùn)行狀態(tài)。如此直觀的畫(huà)面，再配合以工藝參數(shù)的監(jiān)測(cè)和報(bào)警狀態(tài)顯示，操作人員就能夠?qū)Ω郀t的主要實(shí)時(shí)運(yùn)行工況一目了然，對(duì)提高系統(tǒng)安全性和可靠性提供了扎實(shí)的保證，并且在便于工人的操作方面也都是十分有益的。 　　3．過(guò)程控制 　　從實(shí)用的角度出發(fā)，本系統(tǒng)的模擬量輸出主要用于閥門(mén)的調(diào)節(jié)和閥位控制。并按工藝要求設(shè)置必要的單回路PID自動(dòng)調(diào)節(jié)回路，必須是到目前為止公認(rèn)比較成熟和可靠的。高爐各系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)與控制項(xiàng)目如下： 　?、?礦槽料位 　　每個(gè)礦槽上裝一臺(tái)料位計(jì)。礦槽料位信號(hào)作為上料控制用。在礦槽三樓控制室設(shè)有監(jiān)視儀表盤(pán)，同時(shí)礦槽料位信號(hào)也遞至高爐主控樓計(jì)算機(jī)。 　?、?槽下稱量 　　槽下每個(gè)稱量斗設(shè)一臺(tái)電子秤，其信號(hào)送至高爐主控樓計(jì)算機(jī)，對(duì)稱量結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。 　?、?高爐本體、無(wú)料鐘爐頂及粗煤氣系統(tǒng) 　　高爐本體檢測(cè)項(xiàng)目主要有：爐基、爐底、爐身、爐喉、爐頂溫度、風(fēng)渣口小套出水溫度和冷、熱風(fēng)溫度；爐底、爐喉鋼磚冷卻水流量、壓力，爐體冷卻工業(yè)水流量、壓力，風(fēng)渣口小套高壓水流量、壓力，沖渣水流量、壓力，壓縮空氣、氮?dú)?、蒸汽流量、壓力；高爐全壓差及爐靜壓、爐身透氣性測(cè)量。 　　爐頂料罐內(nèi)壓力、溫度檢測(cè)。料罐料空信號(hào)料位計(jì)測(cè)量；高爐料線測(cè)量，爐頂氣密箱溫度、氣密箱冷卻水溫度、流量測(cè)量。 　　粗煤氣系統(tǒng)有除塵器上部煤氣壓力、溫度測(cè)量；除塵器下部錐體溫度測(cè)量。 　　爐頂煤氣壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)；熱風(fēng)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)；爐頂?shù)庥玫獨(dú)鈮毫ψ詣?dòng)調(diào)節(jié)等。 　　⑷ 熱風(fēng)爐 　　熱風(fēng)爐系統(tǒng)拱頂溫度、煤氣溫度和含氧量，熱風(fēng)爐煤氣量、助燃空氣量 ，熱風(fēng)爐冷風(fēng)閥前后差壓及煙道閥前后差壓，其均壓信號(hào)可送電氣聯(lián)鎖；冷風(fēng)總管壓力、溫度、流量；煤氣總管溫度、壓力、流量?？諝忸A(yù)熱器前后煙氣溫度，壓力及空氣溫度。前置預(yù)熱器前后煙氣溫度、壓力，煤氣溫度、壓力，空氣溫度、壓力。冷卻水溫度、壓力、流量和出水溫度。 　　燃燒過(guò)程可根據(jù)拱頂溫度控制煤氣調(diào)節(jié)閥，助燃空氣與煤氣采用配比調(diào)節(jié)。助燃空氣總管壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)等。 　　⑸ 布袋除塵系統(tǒng) 　　布袋除塵系統(tǒng)每個(gè)箱體的出口支管，裝有煤氣流量測(cè)量：布袋除塵器下部錐體及中間灰斗設(shè)有料位檢測(cè)。 　　除塵器人口總管設(shè)有煤氣壓力、溫度測(cè)量；凈煤氣總管設(shè)有煤氣壓力、溫度、流量和含塵量測(cè)量。 　　⑹ 礦槽除塵和出鐵場(chǎng)除塵 　　礦槽和出鐵場(chǎng)除塵器前溫度檢測(cè)。除塵器進(jìn)出口差壓測(cè)量?；叶犯叩土衔贿B鎖及報(bào)警。除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)和報(bào)警等。 　　以高爐布料為例：高爐冶煉過(guò)程是連續(xù)的，爐內(nèi)有壓力且產(chǎn)生大量煤氣，整個(gè)過(guò)程是和大氣隔絕的。在隔絕的狀況下如何源源不斷地把爐料加到爐內(nèi)，對(duì)保證高爐正常冶煉至關(guān)重要。 　　目前普遍使用的無(wú)料鐘爐頂如圖4所示。該成套設(shè)備為串罐式，用于高爐爐頂受料與給料及布料，布料工藝性能好，可實(shí)現(xiàn)多環(huán)或任意點(diǎn)布料。通常都采用料流調(diào)節(jié)閥加布料溜槽的控制方式，來(lái)確保礦石、焦炭在爐內(nèi)的精確布料。工作過(guò)程簡(jiǎn)述如下： 　　⑴ 受料斗空，擋料閥關(guān)，上密封閥關(guān)。上料； 　?、?料罐空，料流調(diào)節(jié)閥關(guān)，滾筒停，下密封閥關(guān)。打開(kāi)放散閥，料罐壓力降至大氣壓； 　　⑶ 打開(kāi)上密封 閥，打開(kāi)擋料閥，由受料斗向料罐放料，放空后關(guān)閉擋料閥、關(guān)閉上密封閥； 　?、?關(guān)閉放散閥，打開(kāi)一次均壓閥，料罐充壓，關(guān)一次均壓，開(kāi)二次均壓至料罐壓力與高爐壓力相等或略高，關(guān)二次均壓，開(kāi)下密封閥。 　?、?料線到達(dá)設(shè)定值，開(kāi)始布料過(guò)程： 　　a. 提料尺，溜槽運(yùn)動(dòng)到設(shè)定位置，開(kāi)料流調(diào)節(jié)閥到設(shè)定的γ角并啟動(dòng)給料滾筒，向高爐布料。 [align=center] 圖4 下料閥調(diào)節(jié)工作示意[/align] 　　b. 料罐空，停滾筒，關(guān)閉料流調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉下密封閥，放探尺。本次布料結(jié)束。再承接第⑵步，如此周而復(fù)始。 　　利用料流調(diào)節(jié)閥和布料溜槽控制布料原理如圖5和圖6所示： [align=center] 圖5 下料閥調(diào)節(jié)工作示意圖6 布料溜槽工作示意圖[/align] 　　高爐爐料經(jīng)過(guò)礦槽配料工藝后，先進(jìn)入到爐頂上料斗和下料斗，在高爐接到布料指令后，其下料斗的料流調(diào)節(jié)閥首先要按工藝要求開(kāi)啟到給定的開(kāi)度（即γ角），爐料按一定的流量經(jīng)布料滾筒后流到布料溜槽上，布料溜槽也按工藝要求升到一定的傾動(dòng)角度（即α角），同時(shí)，布料溜槽還在水平面方向上進(jìn)行著勻速旋轉(zhuǎn)（即β角）。這樣爐料就可以均勻的布到高爐的料面上了。 [align=center] 圖7 下料斗調(diào)節(jié)閥開(kāi)度控制流程圖[/align] 　　從上述基本控制原理可以看出，只要控制好α、β、γ三個(gè)角度，就能把爐料按任意的形式布到爐內(nèi)。高爐布料方式一般有環(huán)形布料、扇形布料、螺旋形布料和定點(diǎn)布料等幾種，最多使用的還是環(huán)形布料，即一批料以不同的傾動(dòng)角度布到爐內(nèi)，形成以高爐中心為圓心的數(shù)個(gè)圓環(huán)，使?fàn)t料均勻的布在爐內(nèi)。如果在冶煉過(guò)程中出現(xiàn)爐內(nèi)料面不均勻的情況，則可以利用扇形布料或定點(diǎn)布料來(lái)彌補(bǔ)?；蛘郀t長(zhǎng)根據(jù)爐況需要，為改善透氣性、保護(hù)爐壁使其溫度不致過(guò)熱等等原因，也需要采用扇形或定點(diǎn)布料的方法來(lái)改善爐內(nèi)爐料的分布狀態(tài)。 　　在布料控制過(guò)程中下料斗調(diào)節(jié)閥開(kāi)度（即γ角的控制）是至關(guān)重要的，只有精確控制好γ角，才能有效地控制好下料流量，進(jìn)而更準(zhǔn)確的控制好每批料布料的厚度、環(huán)數(shù)及布料的起點(diǎn)和終點(diǎn)。 　　由爐頂料流調(diào)節(jié)閥的實(shí)際開(kāi)度返回值（采用自整角機(jī)或光電編碼器檢測(cè)轉(zhuǎn)換成實(shí)際角度），并接收爐頂控制系統(tǒng)發(fā)出的γ角開(kāi)度大小和動(dòng)作指令。經(jīng)分析處理后轉(zhuǎn)換成4～20mA的電信號(hào)控制直流驅(qū)動(dòng)裝置。為了使系統(tǒng)既有較快速響應(yīng)特性，又能達(dá)到較理想的準(zhǔn)確度，采用PID調(diào)節(jié)和邏輯控制相結(jié)合的方法。其程序流程如圖7所示。 　　PLC控制系統(tǒng)首先檢測(cè)γ角的給定值和實(shí)際返回值，并計(jì)算出它們的差值δ, 當(dāng)δ值大于某個(gè)角度（比如2度）時(shí)，給定直流驅(qū)動(dòng)裝置以較大的步長(zhǎng)，使系統(tǒng)快速反應(yīng)；當(dāng)δ值小于某個(gè)角度、即γ角接近給定值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入PID調(diào)節(jié)控制狀態(tài)，即隨著δ值的減小，控制系統(tǒng)給定的調(diào)節(jié)幅度也按比例減小，直至為零。 　　PID調(diào)節(jié)的各項(xiàng)參數(shù)（比例、微分、積分系數(shù)，延時(shí)時(shí)間，偏移量等）必須反復(fù)調(diào)試才能達(dá)到最好效果，確保較高的控制精度。 　　高爐冷風(fēng)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)和爐頂壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)，可根據(jù)用戶的需求酌情采用。 　　4. 開(kāi)關(guān)量報(bào)警 　　電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中備妥消失，或在啟動(dòng)以后沒(méi)有及時(shí)得到運(yùn)行應(yīng)答信號(hào)，或在運(yùn)行過(guò)程中有過(guò)電流，或出現(xiàn)綜合故障時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出報(bào)警。一旦檢查到開(kāi)關(guān)量報(bào)警，屏幕上相應(yīng)的目標(biāo)變成紅色閃動(dòng)且有聲響。如報(bào)警目標(biāo)不在當(dāng)前畫(huà)面上，系統(tǒng)畫(huà)面切換按鈕上會(huì)顯示紅色閃動(dòng)邊框，提示到該畫(huà)面中去尋找報(bào)警目標(biāo)。對(duì)其進(jìn)行操作即可確認(rèn)此報(bào)警，確認(rèn)后紅色不閃，聲響消失，目標(biāo)的紅色一直要保持到報(bào)警狀態(tài)完全解除后才能消失。 　　在開(kāi)關(guān)量報(bào)警列表中，計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄報(bào)警的目標(biāo)名稱，報(bào)警產(chǎn)生時(shí)間、確認(rèn)時(shí)間、解除時(shí)間等，分別以不同的顏色來(lái)表示。 　　5. 模擬量報(bào)警 　　在系統(tǒng)主工藝畫(huà)面和各個(gè)分圖中可以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示模擬量數(shù)值。此值在正常時(shí)以綠色顯示；超出設(shè)定上下限，且系統(tǒng)正處于正常運(yùn)行狀態(tài)，就會(huì)出現(xiàn)模擬量報(bào)警，此時(shí)數(shù)值成紅色閃動(dòng)和發(fā)出聲響，并在屏幕頂端出現(xiàn)報(bào)警窗口，提示模擬量名稱、報(bào)警的發(fā)生時(shí)間、越限值和確認(rèn)按鈕。經(jīng)確認(rèn)后報(bào)警窗口消失。模擬量報(bào)警列表與開(kāi)關(guān)量報(bào)警列表相同。 　　6. 實(shí)時(shí)趨勢(shì) 　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示包括實(shí)時(shí)曲線、棒形圖、電氣儀表圖三個(gè)子功能按鈕。按下某功能按鈕，可分別進(jìn)入不同的圖形顯示。實(shí)時(shí)曲線窗口畫(huà)面分四個(gè)小顯示窗口，能同時(shí)顯示四條實(shí)時(shí)曲線。按下設(shè)置按鈕后屏幕上彈出一個(gè)選擇窗口，列出可供選擇的各個(gè)模擬量。 　　7. 歷史曲線 　　在系統(tǒng)主菜單中按歷史曲線按鈕，可進(jìn)入歷史曲線和趨勢(shì)查詢和打印功能。屏幕上可以單幅顯示也可以用四個(gè)歷史曲線窗口 控制工程網(wǎng)版權(quán)所有 ，分別顯示四幅不同的歷史曲線。在選擇顯示或打印之前，歷史曲線的日期、起始時(shí)間、時(shí)間間隔都能進(jìn)行設(shè)定，并能實(shí)現(xiàn)曲線的左右移動(dòng)。 　　8. 報(bào)表打印 　　在系統(tǒng)菜單選擇報(bào)表打印，就可進(jìn)入報(bào)表打印功能。屏幕先顯示當(dāng)前時(shí)刻的生產(chǎn)班報(bào)表，右下角有報(bào)表選擇按鈕。報(bào)表打印設(shè)有定時(shí)打印和即時(shí)打印兩種方式。在選擇打印功能后打印機(jī)自動(dòng)通電。 　　9. 系統(tǒng)維護(hù) 　　選擇主菜單中的系統(tǒng)維 護(hù)，即彈出系統(tǒng)維護(hù)功能子菜單，對(duì)能改變系統(tǒng)運(yùn)行狀況的維護(hù)功能，必須從鍵盤(pán)輸入密碼才能進(jìn)入。各選項(xiàng)如下： 　　系統(tǒng)單步調(diào)試：用于設(shè)置系統(tǒng)成單步調(diào)試狀態(tài)。 　　系統(tǒng)操作記錄：記錄上位機(jī)的權(quán)限轉(zhuǎn)換、狀態(tài)變化及運(yùn)行操作。可詳細(xì)記錄當(dāng)班人員的每一步操作，包括組操作、開(kāi)停機(jī)，對(duì)報(bào)警的響應(yīng)和調(diào)用的其它功能?？煞瓌?dòng)查閱500個(gè)記錄，500個(gè)以前的操作均記錄在硬盤(pán)上，最多可記錄一個(gè)星期或更長(zhǎng)的時(shí)間。 　　系統(tǒng)打印設(shè)置：用于設(shè)置系統(tǒng)的生產(chǎn)班報(bào)表、生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表、生產(chǎn)月報(bào)表的定時(shí)打印和即時(shí)打印。設(shè)置按鈕前有一指示燈，表示當(dāng)前打印狀態(tài)。 　　系統(tǒng)健康圖：用于顯示下位機(jī)各模塊的運(yùn)行狀況。當(dāng)下位機(jī)某一模塊發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，該圖中所對(duì)應(yīng)的模塊就閃紅報(bào)警，直到故障排除為止。 　　開(kāi)關(guān)量和模擬量控制條件表：分頁(yè)顯示系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量和模擬量控制條件表。表中詳細(xì)列出設(shè)備名稱、PLC接點(diǎn)位號(hào)、以及機(jī)柜內(nèi)來(lái)去的端子號(hào)，儀表位號(hào)和量程，以及系統(tǒng)配電圖等。維修人員無(wú)須再去查閱圖紙，就能掌握現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的來(lái)龍去脈，一目了然，十分方便。模擬量控制條件表中的報(bào)警上下限參數(shù)，還可通過(guò)鍵盤(pán)修改。 　　班工作時(shí)間設(shè)置：可通過(guò)鍵盤(pán)或跟蹤球設(shè)置早、中、晚三班的起始時(shí)間，各個(gè)班按八小時(shí)間隔自動(dòng)分配。 　　系統(tǒng)時(shí)間校正：可通過(guò)鍵盤(pán)或跟蹤球校正系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)、分、秒。 　　系統(tǒng)密碼設(shè)置：用于設(shè)置系統(tǒng)的各級(jí)密碼。 [align=center] 蘇州鋼鐵廠高爐集中控制系統(tǒng)控制柜 湖北興成礦業(yè)公司高爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)[/align]