高炉上料工艺分析

天津冶金职业技术学院

毕业课题

高炉上料工艺分析

系 别 专 业 班 级 学生姓名 指导教师

年 月 日

摘 要

五矿营口450立方米高炉上料监控系统是由西门子公司S7-400可编程控制器和工业微机组成。该系统为集中式控制系统，PLC完成对所有现场设备的控制，由上位机完成工艺上所要求的参数设定和工艺参数的状态显示。上位机与PLC之间采用串行通讯完成数据交换，通讯协议为TCP/IP以太网通讯协议，通讯速率为10M。所有的通讯过程都是由上位机来控制的。在该系统的设计中，采用灵活的手/自动切换功能，即能够实现在局部的手动控制情况下，PLC应能在线对其它设备进行自动控制。这样如果现场局部某个设备发生故障时，可以将该设备部分平滑切换到手动控制方式，该部分设备由手动操作控制，而其它设备应能实现自动控制。这样就放宽了PLC控制系统运行对现场环境的要求，使PLC控制系统的效率提高。

关键词：PLC，上位机，参数

I

目 录

摘 要............................................................................................................................ I 1 高炉上料画面概述.................................................................................................... 1 1.1系统组成.............................................................................................................. 1 1.1.1 PLC系统构成 .......................................................................................................... 1 1.1.2上位机 ......................................................................................................................... 1 1.1.3系统功能 ..................................................................................................................... 1 1.1.4运行环境 ..................................................................................................................... 2 1.1.5功能概要 ..................................................................................................................... 2 1.2系统启动............................................................................................................. 2 1.3系统说明............................................................................................................. 2 1.3.1工艺流程画面 ............................................................................................................ 2 1.3.2布料单画面 ................................................................................................................ 3 1.3.3料单画面 ..................................................................................................................... 3 1.3.4炉顶阀组操作画面 ................................................................................................... 3 1.3.5αβγ操作画面 .............................................................................................................. 4 1.3.6探尺手动画面 .......................................................................................................... 4 1.3.7料车手动操作画面 ................................................................................................... 4 1.3.8报警记录画面 ............................................................................................................ 5 1.3.9特种布料画面 ............................................................................................................ 5 2高炉上料系统工艺..................................................................................................... 6 2.1上料操作画面工艺............................................................................................. 6 2.1.1振动筛、振动给料机的操作 ................................................................................. 6 2.1.2称量斗闸门操作 ..................................................................................................... 6 2.1.3皮带机操作 ................................................................................................................ 6 2.1.4炉顶阀门操作 ............................................................................................................ 6 2.1.5α角操作 ...................................................................................................................... 6 2.1.6β角操作 ...................................................................................................................... 7 2.1.7γ角操作 ...................................................................................................................... 7

II

2.1.8探尺操作 ..................................................................................................................... 7 2.1.9料车操作 ..................................................................................................................... 7 2.1.10布料操作 ................................................................................................................... 7 2.2料单画面操作工艺............................................................................................. 8 2.2.1称量斗重量设定 ....................................................................................................... 8 2.2.2补偿清零操作 ............................................................................................................ 8 2.2.3配料单 ......................................................................................................................... 8 2.2.4料单 .............................................................................................................................. 8 2.3布料单画面操作.................................................................................................. 9 2.3.1布料单α角的范围是1-7（设定范围）γ角的范围是1-7开度 ............. 9 2.3.2中间斗满设定值 ..................................................................................................... 9 2.3.3探尺料线设定 ............................................................................................................ 9 2.4系统投入步骤..................................................................................................... 9 2.5各设备及运行状态的逻辑联锁条件................................................................ 10 2.5.1自动布料的条件 ................................................................................................... 10 2.5.2手动布料顺序 .......................................................................................................... 11 2.5.3槽下程序控制 .......................................................................................................... 11 2.6上料程序............................................................................................................ 13 2.6.1当自动操作时，上密封阀打开的条件 ............................................................ 13 2.6.2当自动操作时，下密封阀和料流调节阀打开的条件 ................................. 13 2.6.3密封阀及料流调节阀油缸动作与下列系统的关系 ................................... 13 2.7布料顺序........................................................................................................... 15 2.8料车自动上行的条件........................................................................................ 15 2.9本单位高炉上料操作注意要点........................................................................ 15 参考文献...................................................................................................................... 17

III

1 高炉上料画面概述

1.1系统组成

1.1.1 PLC系统构成

STEP7 PLC控制系统，是一种可根据不同应用能完成各种I/O组合的

模板式控制系统。STEP7 PLC产品根据I/O种类提供各种不同的I/O模板，例如：24VDC开头量输入/输出模板、4-20mA模拟量输入/输出模板等。

五矿营口450立方米高炉上料系统中选用了以下模板： 1. 电源模板：10A用于给其它模板供电。 2. CPU模板：CPU414-2DP运行程序。 3. 通讯模板：CP443-1，安装在主机架让。

4. 开头量输入模板：24VDC，作为现场状态信号与PLC控制器之间的接口。 5. 开头量输出模板：24VDC，作为PLC控制器与现场设备的接口。 6. STEP7 PLC编程软件：用来对现场设备进行控制编程。有梯形图、语句表、功能块等多种编程语言。 1.1.2上位机

上位机采用DELL工控机，该机适用于工业现场控制，是具有完善的抗干扰能力的工业型计算机。性能参数如下：

1. CPU：为PentiemⅣ微处理器。 2. 主频：为PIV1.6G。 3. 内存容量为256MB。 4. 硬盘容量为40GB。 5. 显示器为21寸数控彩显。 1.1.3系统功能

1. 对上料系统设备（给料机、振动筛、闸门、东西料车、均压阀、放散阀等）进行自动顺序控制。

2. 根据配料制度要求，自动选择料仓进行称量备料。

3. 根据称量料斗的称量值对各种不同的矿种进行自动称量补正。 4. 上位机能够显示各种现场设备状态和各种工艺参数，对配料制度进行参数修改，对各种不同的矿种进行称重和矿种设定。

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钮即可出现α角操作画面，操作人员可以选择自动、手动、手动上、手动下三种操作方式，手动操作时用鼠标点上倾/下倾按钮，α角度即可增加或减小。点击停止按钮可将倾动停止在任意位置。 2.1.6β角操作

当β角机旁操作箱现/中央选择按钮选择于现场位置时，可在现场操作箱对其进行手动正转/反转操作，选择中央位时，在画面用鼠标单击αβγ操作按钮即可出现β角操作画面，操作人员可以选择手动、手动正转、手动反转三种操作方式，手动操作时用鼠标点击正转/反转按钮。溜槽旋转需要长期旋转，半个月进行一次正反方向转换。 2.1.7γ角操作

当γ角机旁操作箱现/中央选择按钮选择于现场位置时，可在现场操作箱对其进行手动开/关操作，选择中央位时，在画面用鼠标单击αβγ操作按钮即可出现β角操作画面，操作人员可以选择自动、手动、手动开、手动反转三种操作方式，手动操作时用鼠标点开/关按钮，γ角度即可增加或减小。点击停止按钮可并将γ角停止在任意位置。 2.1.8探尺操作

探尺具有手动和自动两种工作方式。东、西两探尺可以同时工作也可以只有一个工作，这取决于方式选择中操作人员是否选择了双尺还是单尺，只有双尺均位于上极限时，才能选择双尺或单尺工作。探尺操作自动时分为点测和连测两种工作方式。自动点测时，在布料后半批结束后自动进行料位测量，到达设定料线后，自动提探尺到上极限位置。自动连测时，探尺会立即下放进行连续测量，直至到达探尺下极限后或料罐已经有料后自动提起。 2.1.9料车操作

打开料车操作画面即可选择料车自动、手动、手动东车上行、手动西车上行。料车操作画面有强制走车和料车空行按钮。在料坑下的称量漏斗闸门没有关闭，确认料已经放完情况下，按下强制走车按钮料车可以上行。需要走空车时，按下料车空行按钮，料车空车上行，料单不进位。强制走车和料车空行是在料车手动情况下进行的特殊操作。 2.1.10布料操作

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布料操作只有“自动”一种方式，非自动方式时，布料是不能够自动完成的。自动布料包括自动均压、自动调整α角、自动启动β角、自动调整γ角、自动开关下密封阀，按下自动即可以开始布料。

2.2料单画面操作工艺

2.2.1称量斗重量设定：只要在相应料仓下键入所需的料种设定重量值即可 2.2.2补偿清零操作

2.2.3配料单：配料单填入的数字必须在1-17范围内按工艺要求正确填写。9、

10；越位；空车

2.2.4料单：料单填入的字符是配料单中的序号为1-15；注意：前半批、后半批的第一车位置不能为0并且这一位置必须要求有一配料的料单（即必须要有1-17的其中一项）否则将不满足工艺要求且程序将出现错误。附加批的第一车位置可以为0。料单说明：程序根据表3所填得车次找到相应的称量斗，根据设定的值下料。第半批料根据布料单向炉内布料。（详见布料单）料单,如表格2.1,2.2,2.3

表2.1系统成料斗

称量 11 斗号 设定值 实际值 数值 数值 12 数值 数值 13 数值 数值 14 数值 数值 15 数值 数值 16 数值 数值 17 8 7 数值 数值 6 数值 数值 5 数值 数值 4 数值 数值 3 数值 数值 2 数值 数值 1 数值 数值 数数值 值 数数值 值

表2.2（配料单） 1 2 3 4 1 仓号 仓号 仓号 仓号 2 3 4 5 6 7 8 仓号 仓号 仓号 仓号 9 10 11 12 13 14 15 仓仓仓仓仓号 号 号 号 号 仓仓仓仓仓号 号 号 号 号 仓仓仓仓仓号 号 号 号 号 仓仓仓仓仓号 号 号 号 号 仓仓号 号 仓仓号 号 仓仓号 号 仓仓号 号 仓仓号 号 仓仓号 号 仓仓号 号 仓仓号 号 仓仓号 号 仓仓号 号 仓仓号 号 仓仓号 号 仓仓号 号 仓仓号 号 仓仓号 号 仓仓号 号

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表2.3小车布置图 1 2 3 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 4 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 5 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 6 7 8 9 10 11 1 车次 车次 前 2 半 3 批 4 5 后 6 半 7 批 8 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 车次 附 9 车次 车次 加 10 车次 车次 料单由上位机给定，根据料单表3所给定的车次依次寻址，找到表2的此车所装料的称量斗号。根据表1设定的各料仓对称量斗下料的值进行配料。料单填写规则：根据配料制度和配料周期填写料单。表1中的设定值由操作人员根据不同料种所需的重量填写称量值。表2中填写表1中的任意仓号。

2.3布料单画面操作

2.3.1布料单α角的范围是1-7（设定范围）γ角的范围是1-7开度

注意：布料单应与配料单配合使用，即配料单的前半批、后半批、附加批必须与布料单的前半批、后半批、附加批配合使用，不得缺省，否则将不满足工艺要求并出现错误。 2.3.2中间斗满设定值

此值为各矿称量斗重量组成一个中间半的重量低限。此值设定过低会造成料车未放完料就上行的错误；此值设定过高会造成料车不能自动上行的错误。因此，设定此值要有一定的根据，不能随便任意设定。 2.3.3探尺料线设定

必须根据工艺要求按工长指令设定料线的高度，否则将对高炉生产造成不利影响。些值的单位是毫米。注意：料单、配料单、布料单、称量斗重量设定值、中间斗满设定值，修改后必须经过“传送料单”按钮，传送至PLC才能执行，否则无效。

2.4系统投入步骤

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1.将料车操作箱上的选择开头和所需上料设备的选择开头置于“PLC操作”状态。（若至于机旁状态在设备旁边有机旁显示）。

2.将画面上的“系统自动”按钮置于手动状态，把东、西矿斗及焦斗内的料送料罐内并放空，使料车与料单中所对应一侧料车在料坑底部。

3.使屏幕上状态面板甩使用的设备均处于自动状态。按系统复位按钮。 4.设定料单、布料单、称量斗设定重量，配料单、探尺料线设定值，然后按“传送料单”按钮，再接确认按钮。按传送布料单再按确认按钮。

5.将称量斗的矿超重值和焦超重值的重量按要求填写，目的是补偿值超过要求或过大时将数据清除，并且将设定值传送到称。并将予装车的数添上最大为2。

6.进行必要的方式选择。将各个称量斗的空值设定值大于称量值。补偿值是否为0。如不是重新按下系统复位按钮。

7.将需要使用的料仓对应的设备选择在自动状态。 8.确认槽下及炉顶液压站电机已运行。

9.启动槽下各皮带机并将振动筛、给料机、各称量斗闸门根据需要处于自动/手动状态。

10.将炉顶各阀门根据需要处于手动/自动状态。

11. α、γ处于自动状态，探尺处于自动-点测，并提双尺到上限位置。 12. 较车操作置于自动状态。

13.东、西矿斗、中间斗闸门位于“自动”状态。

14. 布料系统各个设备置于“自动”状态。若有任一设备没有设在自动状态系统布料都将无法自动运行。

15. （此时料车在料坑）根据料单配料位置是左侧还是右侧，将料车按料单的要求把与第一车相对应的料车放在相应一侧的料坑底部，按下“料车自动”按钮，料车即可自动上行。系统设入自动状态。

16. 按下“系统自动”按钮。

注意：系统复位按钮只能在系统投入自动之前按一次，或在料单不能按要求备料时，需要重新设入自动程序时使用。其它时候不能随便按系统复位按钮。

2.5各设备及运行状态的逻辑联锁条件

2.5.1自动布料的条件

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1. 均压阀、下密封阀、料流阀、α处于自动状态、β旋转。

2.探尺在方式选择中选择双尺时，双尺自动点测到料线，方式选择中选择单尺时，单尺自动点测到料线。 2.5.2手动布料顺序

1. 提探尺到上限

2. 给料罐均压，均压后罐内压力有示指 3. 调整α角

4. 开下密封阀、截流阀。

5. 料空后将截流阀开至最大，再关截流阀，关下密。 2.5.3槽下程序控制工艺

1. 当料车中要求加入矿时，其备料系统的工作信号由相应的料车启动，和料坑矿石漏斗闸门关闭后发生，打开相应的矿石称量斗阀门，向料坑矿石漏斗装入规定的矿石。当矿石称量斗电料坑矿石称量斗阀门打开条件子称发出信号后，关闭相应的矿石称量斗阀门。

2. 料坑矿石称量斗阀门打开条件：相应料车已进入料坑的装料位；料单发出装矿请求；相应的料坑称量斗已满。

3. 矿石称量斗阀门向料坑矿石漏斗装料条件：相应的料坑称量斗料空，料坑矿石称量斗阀门关闭条件，相应的料坑矿石称量斗阀门关闭，相应的料车以启动上行，相应侧的矿石胶带机已启动，料单程序选中。

4. 当料车中要求加入杂矿与矿时，使用相应的杂矿仓，其备料系统的工作信号由相应的料车启动，和料坑矿石漏斗闸门关闭后发生，启动相应的杂矿给料机，向同列的矿石称量漏斗中加料，与烧结矿或块矿的称重进行叠加，当矿石称量漏斗电子秤发出料满信号后，停止给料机工作。打开相应的矿石称量漏斗闸门，向料坑矿石漏斗装料；当矿石漏斗电子秤发出料空信号后，关闭相应的矿石称量漏斗闸门。

5. 杂矿给料机开启的条件：相应的矿石称量漏斗已装好烧结矿，装料程序控制系统发出装矿的信号，备料系统发出工作信号。

6. 矿石振动筛开启的条件：相应的矿石称量漏斗已关闭, 相应的矿石称量漏斗料空，电子秤回零, 相应的矿石料仓没有发出料空信号。

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