摘 要：介紹了三菱FX2N ——128MR可編程序控制器在信鋼煉鋼廠鋼1#、鋼2#石灰豎爐自動(dòng)控制中的應(yīng)用。根據(jù)石灰豎爐生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)特點(diǎn)將自動(dòng)控制劃分為供料、上料及排灰等幾大部分，詳細(xì)介紹了這幾部分的工藝控制過(guò)程及程序設(shè)計(jì)思路。生產(chǎn)實(shí)踐表明，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，收到了預(yù)期效果，為今后的設(shè)計(jì)提供了思路和方法。
關(guān)鍵詞：可編程序控制器自動(dòng)控制 梯形圖 產(chǎn)品質(zhì)量
引言
煉鋼和燒結(jié)希望生石灰的質(zhì)量及CaO含量越高越好。石灰豎爐生產(chǎn)過(guò)程同高爐煉鐵一樣上料準(zhǔn)確、布料均勻，焦炭、石灰石配比合理，是燒出好石灰的關(guān)鍵所在，同時(shí)要求配合合理的排灰時(shí)間。完全靠人工上料、配料、布料及排灰的方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足以上要求，嚴(yán)重制約著生石灰產(chǎn)品質(zhì)量的提高。針對(duì)這一情況對(duì)鋼1#、鋼2#石灰豎爐進(jìn)行徹底改造，引入三菱FX2N——128MR可編程序控制器，同時(shí)將風(fēng)機(jī)電機(jī)及上料電機(jī)都采用
變頻器控制，使風(fēng)量大小可根據(jù)爐溫料位高低，料密度大小任意調(diào)節(jié)，改變了原來(lái)風(fēng)量大小靠調(diào)節(jié)管道閥門因控制不精確而出現(xiàn)過(guò)燒或欠燒的情況，達(dá)到了科學(xué)控制的目的。
圖1 石灰豎爐工藝流程圖
1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本控制系統(tǒng)采用的三菱FX2N——128MR可編程序控制器具有0—77點(diǎn)輸入和0—77點(diǎn)輸出，采用FX—20P型便攜式簡(jiǎn)易
編程器，HPP本體內(nèi)附8K步程序存儲(chǔ)器（FX-EEPROM—8），用超級(jí)電容器作斷電后備，具有性能可靠、程序編寫調(diào)試方便、快捷等特點(diǎn)。本控制系統(tǒng)程序先用梯形圖設(shè)計(jì)，然后用編程器轉(zhuǎn)換成程序語(yǔ)句，輸入可編程序控制器中調(diào)試好后即完成全部工作。
在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)石灰豎爐生產(chǎn)工藝流程（圖1）和上料要求，將自動(dòng)控制部分劃分為:1#、2#供料；1#、2#上料；1#、2#卸灰及公共卸灰等7部分，各部分互聯(lián)為一體。
1.1 鋼1#爐供料PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)
鋼1#爐供料PLC梯形圖如圖2所示。圖中，X21為料車到底（主令）發(fā)料信號(hào)，X22為1#皮帶開(kāi)車信號(hào)（1KM 常開(kāi)輔助觸點(diǎn)），X23為2#皮帶開(kāi)車信號(hào)（1KM 常開(kāi)輔助觸點(diǎn)），T4為給焦時(shí)間（調(diào)節(jié)給焦量），T5為給石時(shí)間（調(diào)節(jié)給石量），T6設(shè)定時(shí)間為T1+T2+T4或T5（取大值）+15 s（皮帶輸送完料時(shí)間），T7為延時(shí)振石以便和焦炭同步下到料車?yán)飼r(shí)間。
圖2 鋼1#爐供料PLC梯形圖
鋼1#爐供料PLC部分自動(dòng)過(guò)程如下：
料車到底（X21），延時(shí)3s （T1）開(kāi)1#皮帶（Y0），再延時(shí)3s （T2）開(kāi)2#皮帶（Y1），再延時(shí)3s （T3）振焦炭（Y2），振焦后延時(shí)5s （T7）振石（Y3）。
1.2 鋼1#爐上料PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)
鋼1#爐上料PLC梯形圖如圖3所示，圖中，T21為料車下降超時(shí)保護(hù)，T22為料車上升超時(shí)保護(hù)，T24為料車上升行程到四分之三處所用時(shí)間，T25為插板閥開(kāi)啟過(guò)程時(shí)間，X1為插板閥開(kāi)到位信號(hào)，X20為車到頂信號(hào)（離開(kāi)消失），X21為車到底信號(hào)（離開(kāi)消失），X22為1#皮帶開(kāi)信號(hào)，X31為開(kāi)插板信號(hào)（來(lái)自卷?yè)P(yáng)主令）。
鋼1#爐上料PLC部分自動(dòng)過(guò)程如下：
卸灰部分上段閥關(guān)到位后（T34），料車開(kāi)始上升（Y22），延時(shí)65s（T22）（或料車上升到第一減速（X31）時(shí)），開(kāi)爐頂插板閥（Y23），準(zhǔn)備下料。料車到頂（X20）延時(shí)3s（T20）料車自動(dòng)下降（Y21），料車下降爐頂插板閥關(guān)回（Y23）。另外，為了避免爐頂卡料，如果插板閥5s（T25）后仍未開(kāi)到位（X1），則自動(dòng)停卷?yè)P(yáng)（Y22），防止?fàn)t頂溢料。
圖3 鋼1#爐上料PLC梯形圖
1.3 鋼1#爐卸灰PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)
鋼1#爐卸灰系統(tǒng)PLC梯形圖如圖4所示，圖中，T30為卸灰周期，T33為圓盤機(jī)工作時(shí)間（調(diào)節(jié)每次出灰量），T34為上段閥打開(kāi)時(shí)間（值為T33+5s），T35為共用卸灰部分的出灰皮帶開(kāi)后延時(shí)開(kāi)下段閥時(shí)間，T36為定時(shí)關(guān)下段閥時(shí)間，X3為上段閥開(kāi)到位信號(hào)，X5為下段閥開(kāi)到位信號(hào)，X7為卸灰段自動(dòng)位信號(hào)，X25為出灰皮帶開(kāi)信號(hào)。
圖4 鋼1#爐卸灰系統(tǒng)PLC梯形圖
鋼1#爐卸灰系統(tǒng)PLC部分自動(dòng)過(guò)程如下：
打自動(dòng)（X7）后，即進(jìn)入卸灰周期（T30），卸灰周期（T30）到后，先開(kāi)上段閥（Y31），延時(shí)2s （T32）開(kāi)圓盤卸灰機(jī)（Y32），延時(shí)10s （T33）后停圓盤（Y32），再延時(shí)5s （T34-T33）后關(guān)閉上段閥（Y31）（此時(shí)料車開(kāi)始自動(dòng)上升），上段閥關(guān)后，共用卸灰部分先開(kāi)傾角皮帶，然后開(kāi)出灰皮帶（X25），出灰皮帶開(kāi)后延時(shí)2s （T35）開(kāi)下段閥（Y33），下段閥開(kāi)后延時(shí)15s （T36）關(guān)閉（Y33）。
1.4 鋼1#爐、鋼2#爐共用卸灰部分PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)
鋼1#爐、鋼2#爐共用卸灰部分PLC梯形圖如圖5所示，圖中，T71為防止1#爐2#爐上段閥關(guān)閉時(shí)抖動(dòng)時(shí)間，T72為傾角皮帶開(kāi)后延時(shí)開(kāi)出灰皮帶時(shí)間，T73為1#爐2#爐下段閥都關(guān)閉后停傾角皮帶時(shí)間，X4為1#爐上段閥關(guān)到位，X6為1#爐下段閥關(guān)到位，X44為2#爐上段閥關(guān)到位，X46為2#爐下段閥關(guān)到位，X26為傾角皮帶開(kāi)車信號(hào)。
圖5 鋼1#爐、鋼2#爐共用卸灰部分PLC梯形圖
鋼1#爐、鋼2#爐共用卸灰部分PLC自動(dòng)過(guò)程如下：
1#爐上段閥關(guān)到位（X4）或2#爐上段閥關(guān)到位（X44），延時(shí)2s （T71）開(kāi)傾角皮帶（Y72），傾角皮帶開(kāi)后，延時(shí)3s （T72）開(kāi)出灰皮帶（Y71）；當(dāng)1#爐下段閥關(guān)到位（X6）且2#爐下段閥關(guān)到位（X46）后，停出灰皮帶（Y71），然后停傾角皮帶（Y72）。
1.5 鋼2#爐供料PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)
鋼2#爐供料PLC梯形圖如圖6所示，圖中，X51為料車到底（主令）發(fā)料信號(hào)，X52為1#皮帶開(kāi)車信號(hào)（1KM 常開(kāi)輔助觸點(diǎn)），X53為2#皮帶開(kāi)車信號(hào)（1KM 常開(kāi)輔助觸點(diǎn)），T44為給焦時(shí)間（調(diào)節(jié)給焦量），T45為給石時(shí)間（調(diào)節(jié)給石量），T47為延時(shí)振石以便和焦炭同步下到料車?yán)飼r(shí)間，T46設(shè)定時(shí)間為T41+T42+T44或T45（取大值）+15s （皮帶輸送完料時(shí)間）。
圖6 鋼2#爐供料PLC梯形圖
鋼2#爐供料PLC部分自動(dòng)過(guò)程如下：
料車到底（X51），延時(shí)3s （T41）開(kāi)1#皮帶（Y41），再延時(shí)3s （T42）開(kāi)2#皮帶（Y42），再延時(shí)3s （T43）振焦炭（Y43），振焦后延時(shí)5s （T47）振石（Y44）。
1.6 鋼2#爐上料PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)
鋼2#爐供料PLC梯形圖如圖7所示，圖中，T51為料車下降超時(shí)保護(hù)時(shí)間，T52為料車上升超時(shí)保護(hù)時(shí)間，T54為料車上升行程到四分之三處所用時(shí)間，T55為插板閥開(kāi)啟過(guò)程時(shí)間，X41為插板閥開(kāi)到位信號(hào)，X50為車到頂信號(hào)（離開(kāi)消失），X51為車到底信號(hào)（離開(kāi)消失），X52為1#皮帶開(kāi)信號(hào)，X61為開(kāi)插板信號(hào)（來(lái)自卷?yè)P(yáng)主令）。
圖7 鋼2#爐供料PLC梯形圖
鋼2#爐上料PLC部分自動(dòng)過(guò)程如下：
卸灰部分上段閥關(guān)到位后（T64），料車開(kāi)始上升（Y52），延時(shí)65s（T52）（或料車上升到第一減速（X61）時(shí)），開(kāi)爐頂插板閥（Y53），準(zhǔn)備下料。料車到頂（X50）延時(shí)3s（T50）自動(dòng)下降（Y51），料車下降爐頂插板閥關(guān)回（Y53）。另外，本部分為了避免爐頂卡料，如果插板閥5s（T55）后仍未開(kāi)到位（X41），則自動(dòng)停卷?yè)P(yáng)（Y52），防止?fàn)t頂溢料。
1.7 鋼2#爐卸灰PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)
鋼2#爐卸灰系統(tǒng)PLC梯形圖如圖8所示，圖中，T60為卸灰周期，T63為圓盤機(jī)工作時(shí)間（調(diào)節(jié)每次出灰量），T64為上段閥打開(kāi)時(shí)間（值為T33+5s），T65為共用卸灰部分的出灰皮帶開(kāi)后延時(shí)開(kāi)下段閥時(shí)間，T66為定時(shí)關(guān)下段閥時(shí)間，X43為上段閥開(kāi)到位信號(hào)，X45為下段閥開(kāi)到位信號(hào)，X47為卸灰段自動(dòng)位信號(hào)，X25為出灰皮帶開(kāi)信號(hào)。
圖8 鋼2#爐卸灰系統(tǒng)PLC梯形圖
鋼2#爐卸灰系統(tǒng)PLC部分自動(dòng)過(guò)程如下：
打自動(dòng)（X47）后，即進(jìn)入卸灰周期（T60），卸灰周期（T60）到后，先開(kāi)上段閥（Y61），延時(shí)2s （T62）開(kāi)圓盤卸灰機(jī)（Y62），延時(shí)10s （T63）后停圓盤（Y62），再延時(shí)5s （T64-T63）后關(guān)閉上段閥（Y61）（此時(shí)料車開(kāi)始自動(dòng)上升），上段閥關(guān)后，共用卸灰部分先開(kāi)傾角皮帶，然后開(kāi)出灰皮帶（X25），出灰皮帶開(kāi)后延時(shí)2s （T65）開(kāi)下段閥（Y63），下段閥開(kāi)后延時(shí)15s （T66）關(guān)閉（Y63）。
以上各部分相互聯(lián)系，使整個(gè)控制過(guò)程有序進(jìn)行，環(huán)環(huán)相扣，形成一個(gè)完整的工藝控制流程。
2 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)以上改進(jìn)后，石灰豎爐單爐生產(chǎn)周期明顯縮短，由于上料準(zhǔn)確、布料均勻，焦炭、石灰石配比合理，使?fàn)t內(nèi)風(fēng)量均勻，透氣性好，生石灰產(chǎn)量尤其是質(zhì)量得以顯著提高，單爐日產(chǎn)由原不足50噸提高到近100噸，CaO含量由50%提高到80-85%，其它各項(xiàng)指標(biāo)均得以提高。由于配料合理、布料均勻、風(fēng)量自由調(diào)節(jié)等，使?fàn)t內(nèi)過(guò)燒（結(jié)瘤）和生燒現(xiàn)象得以根本消除，產(chǎn)量和質(zhì)量都完全滿足煉鋼和燒結(jié)生產(chǎn)方面要求，為今后生產(chǎn)發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)，同時(shí)自動(dòng)控制的應(yīng)用減少了人工誤操作，使設(shè)備故障率下降，大大降低了設(shè)備材料消耗，減少了成本，達(dá)到了增產(chǎn)增效增收三重目的。
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