山东自动配料系统 烧结配料自动化控制系统改造

烧结配料自动化控制系统改造

卢秀红

（山钢股份莱芜分公司炼铁厂，山东莱芜271104）

信息化建设

烧结配料自动化控制系统改造

卢秀红

（山钢股份莱芜分公司炼铁厂，山东莱芜271104）

针对莱钢老区烧结配料系统自动化水平低、配料精度差等问题，通过改造电气自动化控制系统，更新配料秤、PLC、变频器，PID流量调节控制，采用PLC专用接地等措施，实现了自动精确配料，满足了烧结配料的生产工艺要求，配料精度由85%提高到98%，烧结矿的产质量明显提升。

烧结配料；自动化控制系统；改造；PLC

1前言

莱钢老区烧结配料系统始建于1991年，后扩容改造为两期，为1#、2#、3#105m2烧结机提供烧结配料，经过多年使用，存在如下问题：1）建设时为手动配料，通过手动调节变频器频率来完成各仓下料量的操作，并通过间断抛盘来检验下料量是否满足配比要求，作业风险高、强度大，且配料效率和配料精度不高。2）烧结配料皮带秤使用时间15a，秤体、称重积算仪、数据采集板、传感器存在不同程度的损坏，造成皮带秤流量显示不准确或根本没有显示，从根本上影响了烧结配料的精度。3）配料电气系统使用多年，存在设备老化、线路老化、标识不清等问题，电气故障频繁出现，故障查找时间较长，严重影响烧结矿的正常生产。

烧结配料的准确性与稳定性直接决定了烧结矿的产量和质量，为实现连续稳定精确的烧结配料和配料自动化控制，保障烧结矿的产质量，对老区配料进行技术改造。

2自动化控制系统改造方案

烧结配料一期二期各有17个仓，各仓下对应着给料机、配料秤。烧结配料工序是将生产烧结矿所需的混匀铁矿粉、燃料（焦粉）、溶剂（石灰石、白云石、生石灰）及冷、热返矿，按照烧结要求及各种料的化学成分进行配料计算，确定各种料的配料比例，通过调节给料机变频器频率，控制给料机下料量，实现烧结配料，配好的矿料通过皮带机运送到一次混合机进行加水、混合，然后进入下一道工序，控制系统架构见图1。

图1烧结配料自动控制系统架构

2.1改造范围

1）配料秤改造。将配料双期的所有配料旧秤拆掉，新安装称量精度高、运行稳定的配料秤，以确保物料称量的准确，从而提高配料精度。新配料秤积算仪有4～20mA信号输出，参与PLC控制，实现精确配料。

2）料位计改造。新安装配料一期、二期1#～17#仓的料位计，将1#～17#仓的料位信号送至槽上值班室，供槽上岗位人员实时查看各仓料位，同时，将1#～17#仓的料位信号送至PLC柜，在上位机上实时显示各仓的料位。

3）配料PLC系统改造。新建配料1#和2#PLC站，实现配料设备的启停控制、料仓料位控制、配料下料量控制。在二期配料值班室设置3台上位机，用于配料工监控操作。同时，配料数据通过光缆传送到烧结主控室，供烧结主控人员进行生产监控。

4）配料电气改造。配合PLC自动控制系统改造，同步改造现有电气设备，包括一期、二期配料1#～17#仓对应的给料机、振打器、称量皮带、一混一皮带、一混二皮带；配控室内拆除旧变频器柜，新增34台变频柜（内含施耐德ATV71变频器），每一台变频柜内的设备控制每一个料仓的给料机、振打器、配料秤，用于实现对配料一、二期设备的电气控制；更换现场34套操作箱，每个操作箱控制该仓的给料机、振打器、配料秤。所有给料机、振打器、配料秤的运行信号、启停信号、自动位信号送至PLC柜。

2.2数据通讯

1）PLC与配料秤的数据通讯。配料称积算仪采用微处理器控制，提供脉冲输出和电流输出，输出瞬时流量和累计流量，和PLC进行数据通讯。2）PLC与变频器采用MB+网进行数据通讯。3）PLC与上位机采用TCP/IP以太网进行数据通讯。

2.3设备选型

1）配料秤选用ZN-ISC-11/ZN-XCX-03高精度配料秤及控制积算仪，运行精度±1%。2）变频器选用施耐德ATV71变频器。3）PLC控制系统硬件采用施奈德QUANTUMN系列CPU65150可编程控制器，系统编程软件采用UNITYPRO编程软件，画面监控软件选用IFIX4.0监控软件。配料一期和二期PLC系统硬件配置情况相同。

2.4PID流量调节控制

系统设计的重点是对给料机转速的控制，即根据配料秤称重传感器的瞬时重量、测量段、皮带转速、重力系数等参数计算出瞬时流量，与监控站设定流量相比较，利用编程软件自带的PID算法（PID控制原理见图2），计算出给料机电动机转速，实时跟踪，进行闭环调节。每台给料机开始启动并调节时，变频器频率从设定的经验值开始变化，直至满足流量设定。在运行的过程中，若需要改变流量设定值则要重新进行计算。

图2PID控制原理

2.5采用PLC专用接地

PLC的接地应与电气设备的接地分开，采用专用接地，这样可以减少电磁干扰带来的影响。PLC的接地电阻要求＜4Ω。配料PLC柜、配料秤积算仪仪表柜设计有专用的接地铜排，从铜排引出的接地线接到新做的接地极装置上，接地线采用铜芯导线，线径＞6mm，接地极采用DK-AG电解地极，接地电阻＜2Ω，满足PLC接地电阻要求。

3系统改造

利用1#烧结机年修机会，对配料一期的配料秤、配料PLC、配料电气系统实施了改造；后利用2#烧结机年修机会，对配料二期的自动化控制系统实施了改造。

3.1旧设备拆除

对原有的旧配料秤、旧变频器柜、旧电缆进行拆除。拆除中最重要的一项是确保停电安全，需要切断配料电气柜电源、电气控制回路电源、PLC进线电源，解除到配控室电气柜的电源线，每一步都安排专人负责，并做好签字确认。旧设备在拆除前严格执行验电制度，确保要拆除的设备、电缆不带电，保证施工安全。

3.2新设备安装

新设备安装包括配料秤、PLC柜、仪表柜、电气控制柜、仓壁振动器、料仓料位计、机旁操作箱等，设备安装严格按说明书进行，电缆敷设遵从弱电和强电分开的原则，以免减少相互干扰。每根电缆必须挂牌标识，电缆每根芯线也要打码标记，便于日后维护。

3.3设备调试

3.3.1配料秤调试

配料秤机械安装完成后，要对配料秤进行调试，调试正常后，才能投入运行。1）检测皮带秤秤体水平度，调整皮带跑偏装置，确保皮带运行平稳，没有跑偏现象。2）皮带秤空载运行，观测传感器的速度信号、称重信号数值是否稳定。3）设定皮带秤参数，进行皮带秤跑零。4）实物标定皮带秤，保证皮带秤的称量误差控制在允许范围内。

3.3.2变频器调试

变频器接好线，检查无误后，上电进行调试。1）设定电机参数：电机的功率、电压、电流、频率、转速等，并作自整定。2）设置电机保护参数，如电机的热保护电流值、电流限幅值。3）通过变频器通讯卡拨码开关，设置变频器通讯地址。4）设置网络通讯参数，检查MB+网络是否正常运行，和PLC进行通讯测试。从上位机端设置变频器速度，监测变频器能否按设定速度运行。

3.3.3PLC系统调试

1）系统硬件测试。PLC柜上电测试，先送机架电源，后送I/O电源，观察PLC模板上电后的情况，测试网络通讯是否正常。

2）系统软件测试。上位机安装好操作系统、编程软件以及监控软件，下装控制程序并运行，观察模板运行状态。通过白盒测试和黑盒测试，检查控制程序是否符合工艺控制要求。

3）系统控制功能调试。根据工艺要求，设置各仓的下料量，调整程序中PID控制参数，使下料量反馈值稳定在允许波动范围内。检查程序、画面、历史记录、通讯工作情况，使其满足工艺控制要求。

4）单机试车和联动试车。根据现场条件，逐台设备进行调试，单机试车成功后，进行联动试车，最后进行带负荷联动试运转。

4 系统功能

4.1 设备操作

1）实现烧结配料室内的设备（给料机、配料秤、振动器）画面连锁启停、画面单机启停、机旁手动启停操作，实现大皮带、混合机、皮带秤和给料机设备自动连锁控制，保障设备安全运行。

2）实现自动配料。主要包括料批控制，配比控制。料批控制实现料线启动、缓料时料头料尾的自动对齐及启动后变料时自动对齐，保证配料准确；配比控制实现各种物料按设定配比自动下料，使各种物料下料准确稳定，实现给料机下料量手动和自动调节；实现变频器频率手动和自动调节。

4.2 画面显示

1）信息显示。主要显示各给料机、配料秤、料位计、皮带等工艺设备当前运行状态信息值，显示各仓下料瞬时流量、累计流量、频率反馈、流量偏差等参数以及控制值的实时设定。采用各仓下料现场反馈值和设定值集中对比显示方式，使操作人员能够及时了解各仓下料量状况，保证配料精确。

2）设备报警。系统实现设备停机报警、断料报警、下料量超过设定值允许变化的范围报警，PLC对实时采集的数据进行判断，发出声音或颜色变化报警信号，使现场人员及时了解故障信息，并采取应对措施，提高故障处理响应速度，尽可能地减少配料成分波动。

3）历史趋势。实时监视各仓下料量变化，并可调取过去某一段时间的历史趋势曲线，从而可以了解设备在这一段时间的运行状况、下料量状况，便于工艺分析与故障查找。

5 结语

烧结配料自动化控制系统改造后运行至今，设备运转情况良好，配料精度由85%提高到98%，较好地满足了烧结配料的生产工艺要求，烧结矿的产质量明显提升，改造前后烧结矿指标对比如表1所示。

表1 改造前后烧结矿指标对比

此次改造，提高了烧结配料自控系统的控制水平，提高了烧结配料系统的稳定性、可靠性、准确性，实现了自动精确配料。同时也有力地保障了配料设备的稳定运行，保障了配料操作人员的操作安全，减轻了操作人员的劳动强度。

Reformation of Automation Control System for Sinter Burdening

LU Xiuhong

（The Ironmaking Plant of Laiwu Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271104,China）

Pointed at the problems of lower levels of automation and burden accuracy in the sintering burden system of Laigang old area,we implemented electrical automation control system reformation,updated a series of equipments such as batch scales,PLC, inverters and so on.Finally,the whole system was debugged.As a result,the equipments went smoothly，the aim of accuracy automatic batching control was realized，the process requirements were met,the burden accuracy was improved from 85%to 98%.So the sinter quality and production were raised greatly.

sintering burden;automation control system;reformation;PLC

TP273

1004-4620（2015）02-0050-03