一、系統總體設計(jì)思想

　　根據高(gāo)爐工(gōng)藝，采用(yòng)合理(lǐ)的方式，以低(dī)成本高(gāo)性能(néng)的總體思想進行設計(jì)。自(zì)動化系統采用(yòng)三電一體化開(kāi)放(fàng)式結構，爲今後系統的擴展創造條件，留有區(qū)域級計(jì)算(suàn)機及全廠(chǎng)管理(lǐ)計(jì)算(suàn)機的接口能(néng)力。
　　根據高(gāo)爐系統分散的特點，采用(yòng)主從(cóng)網絡結構：分站(zhàn)通過網線再連接至主站(zhàn)系統，減少電纜用(yòng)量、方便維護，使成本大(dà)大(dà)降低(dī)。如億維的IM153-1就可作(zuò)爲單個從(cóng)站(zhàn)，可在高(gāo)爐設備就近配電室安裝。布袋反吹采用(yòng)矩陣的方式進行設計(jì)，結構簡單，采用(yòng)的模塊點數成倍減少。
　　系統采用(yòng)億維PLC作(zuò)爲基礎控制站(zhàn)，完成對(duì)現(xiàn)場工(gōng)藝設備的控制及監測；上(shàng)位操作(zuò)采用(yòng)億維工(gōng)控機作(zuò)爲操作(zuò)站(zhàn)，進行人機對(duì)話(huà)，對(duì)現(xiàn)場設備運行情況及各種儀表參數進行實時(shí)監視(shì)。系統在正常生産情況下(xià)以全自(zì)動爲主，各上(shàng)位機互爲備用(yòng)，在設計(jì)上(shàng)充分考慮上(shàng)位機自(zì)動、手動和(hé)機旁箱手動，以保證在各種情況下(xià)生産的正常運行。

　　自(zì)動化裝置的選用(yòng)原則上(shàng)采用(yòng)目前檢測水(shuǐ)平的新技術、新設備，同時(shí)考慮控制系統的構成簡單、實用(yòng)、性能(néng)可靠，充分滿足工(gōng)藝要求。确保産品質量并保證系統整體滿足工(gōng)藝要求和(hé)性能(néng)的情況下(xià)減少投資。

二、系統配置
　　本系統完全爲高(gāo)爐操作(zuò)提供服務，使被控設備能(néng)在主控樓的計(jì)算(suàn)機上(shàng)方便的進行集中操作(zuò)，并對(duì)這(zhè)些(xiē)設備的運行情況做如實的記錄
　1、自(zì)動監控系統:
　　1.1 采用(yòng)的網絡結構
　　上(shàng)位機采用(yòng)工(gōng)業以太網，充分滿足上(shàng)位機之間數據傳輸量大(dà)的要求；PLC與遠程站(zhàn)之間采用(yòng)PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線，以滿足現(xiàn)場數據傳輸的實時(shí)性和(hé)可靠性；網絡框圖如下(xià)圖所示：

主要有六台工(gōng)控機作(zuò)爲操作(zuò)站(zhàn)，分别爲熱風(fēng)、布袋、工(gōng)長操爐、本體儀表、礦槽上(shàng)料、爐頂設備組成，可互爲備用(yòng)。
　　PLC有四套siemens 400系列主PLC系統組成，上(shàng)料PLC主站(zhàn)、本體PLC主站(zhàn)、熱風(fēng)PLC主站(zhàn)、布袋PLC主站(zhàn)，下(xià)設各自(zì)的擴展模塊完成系統的控制和(hé)數據采集。經PROFIBUS-DP網絡與操作(zuò)站(zhàn)之間完 成數據交換。
 　1.2軟硬件設備組成
　　☆　PLC選用(yòng)億維200+300組成的高(gāo)性能(néng)低(dī)成本模塊結構。
　　☆ 計(jì)算(suàn)機操作(zuò)台：不鏽鋼面操作(zuò)台
　　☆ 編程軟件選用(yòng)STEP7 V5.4,組态軟件選用(yòng)我WINCC 6.0 SP3

三、熱風(fēng)爐控制系統
　　本高(gāo)爐配有三座熱風(fēng)爐，主要負責燃燒、蓄熱、給冷風(fēng)加熱，并将熱風(fēng)送進高(gāo)爐。由于一座熱風(fēng)爐是間斷的熱交換，而高(gāo)爐需要連續的熱風(fēng)，所以三座熱風(fēng)爐按周期性工(gōng)作(zuò)，包括燃燒、悶爐、送風(fēng)三個過程。
　　熱風(fēng)爐順控系統設有以下(xià)幾種操作(zuò)方式：全自(zì)動、半自(zì)動方式、CRT手動方式、機旁箱操作(zuò)
　　熱風(fēng)爐工(gōng)作(zuò)狀态介紹：
　　一個熱風(fēng)爐可在“送風(fēng)”向“悶爐”至“燃燒”狀态，也(yě)可從(cóng)“燃燒”向“悶爐”至 “ 送風(fēng)”轉換。
　　“送風(fēng)”指的是熱風(fēng)爐被充壓，且冷風(fēng)閥和(hé)熱風(fēng)閥兩者均被打開(kāi)，所有其它的閥門(mén)均關閉（不包括混風(fēng)切斷閥和(hé)換熱器各閥門(mén)）。
　　“燃燒”指的是熱風(fēng)爐被減壓，冷風(fēng)閥、熱風(fēng)閥和(hé)冷風(fēng)充風(fēng)閥關閉，廢氣均壓閥打開(kāi)，助燃空(kōng)氣和(hé)煤氣引入熱風(fēng)爐。
　　“悶爐”指的是熱風(fēng)爐所有閥門(mén)均關閉，但(dàn)壓力控制仍在工(gōng)作(zuò)，預備着一個熱風(fēng)爐随時(shí)變爲充壓或均壓狀态。
　　熱風(fēng)爐工(gōng)作(zuò)制度：
　　正常情況下(xià)熱風(fēng)爐采用(yòng)并聯送風(fēng)，或二燒一送工(gōng)作(zuò)制，非正常操作(zuò)爲一燒一送工(gōng)作(zuò)制。
　　每座熱風(fēng)爐可以在“焖爐”、“送風(fēng)”、“燃燒”三種狀态之間自(zì)動轉換，各閥開(kāi)關受PLC程序控制，發出換爐指令後，熱風(fēng)爐設備按工(gōng)藝要求順序進行有關聯鎖動作(zuò)。

四、高(gāo)爐煤氣幹式淨化控制系統
　　高(gāo)爐煤氣除塵設施是高(gāo)爐的配套設施，其目的是淨化高(gāo)爐煤氣，提高(gāo)煤氣質量。高(gāo)爐煤氣經重力除塵器除塵後，進入布袋主箱體下(xià)部，煤氣穿過布袋時(shí)其所攜帶的灰塵被布袋截留，進行過濾淨化後的煤氣經高(gāo)壓閥組輸送給熱風(fēng)爐或煤氣管網供用(yòng)戶使用(yòng)。布袋除塵過濾後的塵灰由脈沖閥沖掃，落至儲灰倉；打開(kāi)卸灰閥，由刮闆機輸出，用(yòng)鬥提機送入高(gāo)位灰倉。
　　1、本套設施共設計(jì)了(le)三種反吹方式，時(shí)間反吹（設定時(shí)間到(dào)）、壓力反吹（壓差高(gāo)于設定值）、手動反吹。
　　2、除塵系統包括反吹和(hé)卸灰兩個控制流程，均能(néng)單獨實現(xiàn)手動、半自(zì)動和(hé)自(zì)動三種控制方式：
　　　反吹自(zì)動方式爲：差壓反吹、定時(shí)反吹。差壓反吹即當箱體差壓高(gāo)于設定差壓值（3KPA）時(shí)開(kāi)始自(zì)動反吹；定時(shí)反吹即當計(jì)時(shí)時(shí)間達到(dào)設定的反吹時(shí)間後開(kāi)始自(zì)動反吹。

2.1當荒淨煤氣總管壓差達到(dào)6～8Kpa（可設定）進行反吹。同時(shí)有定時(shí)反吹選擇，通過設定的同期來(lái)對(duì)布袋進行反吹。
　　2.2　箱體單體反吹時(shí)間爲10-20秒（可調），反吹順序爲N1、N2、N3......N10，氣包上(shàng)的噴吹管同樣爲順序動作(zuò)n1、n2、n3.....n14待10個箱體全部反吹完畢，反吹過程結束。
　　2.3 箱體反吹采取離線反吹。當淨荒煤氣總壓差達到(dào)設定值6Kpa時(shí)，首先關閉正在工(gōng)作(zuò)箱體的進、出口蝶閥，然後進行反吹。反吹後立即打開(kāi)進出品蝶閥，再進行下(xià)一箱體的反吹，依次類推。
　　2.4　每個布袋每次反吹抖動次數爲2次（可調）
　　2.5卸灰自(zì)動操作(zuò)爲：定時(shí)卸灰。對(duì)卸灰時(shí)間進行設定，到(dào)設定時(shí)間後自(zì)動啓動卸灰鬥提機、挂闆機、按工(gōng)藝要求依次打開(kāi)被選擇卸灰箱體上(shàng)的設備（上(shàng)卸灰閥、下(xià)卸灰閥、葉輪給料機、灰鬥清堵裝置脈沖閥），一般設定3次/24時(shí)，自(zì)動完成卸灰操作(zuò)。
　　　中間倉下(xià)部設備動作(zuò)順序：
　　當N1箱體上(shàng)部卸灰作(zuò)業完成後，開(kāi)始中間倉卸灰作(zuò)業：首先開(kāi)啓公共設備,即：斜管振動器→鬥提機→刮闆輸送機。完成後開(kāi)啓：N1箱體電動給料機→N1箱體下(xià)部電動球閥→N1箱體中間倉的倉壁振動器。延時(shí)30秒後，關閉中間倉下(xià)部設備。
　　①順序爲：關中間倉的倉壁振動器→N1箱體下(xià)部電動球閥→電動給料機。
　　完成N1箱體下(xià)部卸灰後，開(kāi)始N2箱體下(xià)部卸灰，動作(zuò)同N1箱體。之後依次爲N3箱體、N4箱體、N5箱體……N8箱體。
　　當N10箱體下(xià)部卸灰完成後，關閉公共設備，其順序爲：
　　刮闆輸送機→鬥提機→斜管振動器。
　　②高(gāo)位灰倉下(xià)部設備動作(zuò)順序　此部分均爲機旁操作(zuò),其它設備均爲PLC控制。：
　　開(kāi)啓：加濕卸灰機→電動球閥→倉壁振動器
　　關閉：倉壁振動器→電動球閥→加濕卸灰機

五、高(gāo)爐上(shàng)料系統
    高(gāo)爐上(shàng)料部分有礦槽稱量和(hé)爐頂兩大(dà)部分，通過料車将兩部分聯系在一起，礦槽、料車和(hé)爐頂設備按照工(gōng)藝設定協調動作(zuò)，完成上(shàng)料功能(néng)。

各種料質經振篩篩分後直接裝入稱量鬥，然後有稱量鬥裝入料車，篩下(xià)的粉礦經碎礦皮帶運至粉倉，等待汽車外(wài)運。料車由主卷揚機牽引将礦石運送到(dào)爐頂裝料設備，經過2級變速到(dào)達停車位。各個倉中的料質根據配方中的要求随時(shí)變化，自(zì)動完成稱量到(dào)上(shàng)料的操作(zuò)。

1、設備組成

680 M³高(gāo)爐設雙排儲槽，分别存放(fàng)燒結礦、球團、焦炭、雜(zá)礦，其中4個焦炭槽，6個燒結槽，4個球團礦，4個雜(zá)礦，在槽下(xià)成對(duì)排列。爐頂有受料鬥、擋料閥、上(shàng)密封閥、下(xià)密封閥、料流閥、旋轉機構、傾動機構、料罐、均壓閥、均壓放(fàng)散和(hé)爐頂大(dà)放(fàng)散等設備組成。

2、上(shàng)料周期控制制度，最常用(yòng)的爲以下(xià)兩種制度

   二車值：OC或CO

   四車值：OO CC 或CC OO

說明(míng)：O 代表燒結礦、球團礦、雜(zá)礦；C代表焦炭

幾種不同的裝料制度組合形成料批周期，連續循環上(shàng)料，滿足高(gāo)爐的連續生産要求。

3、控制要求：根據工(gōng)藝要求，對(duì)礦槽、上(shàng)料及爐頂設備系統的有關工(gōng)藝參數進行顯示和(hé)控制，并對(duì)有關參數進行趨勢記錄。其中包括14台電子稱的稱量記錄、料位測量及TRT與高(gāo)爐和(hé)高(gāo)爐與TRT的各種信号的控制與顯示。

水(shuǐ)冷系統的溫度檢測：當溜槽齒輪箱進、出口溫差大(dà)于5℃時(shí)發出報(bào)警信号，提示有關人員檢查水(shuǐ)流量和(hé)高(gāo)爐爐頂溫度；當溫差大(dà)于50℃時(shí)立即檢查水(shuǐ)冷系統。

料罐壓力與大(dà)氣壓之差小(xiǎo)于20KPa時(shí)，發出聯鎖信号，有電力專業打開(kāi)上(shàng)密閥；當料罐壓力與爐頂壓力之差小(xiǎo)于20KPa時(shí)，發出聯鎖信号，打開(kāi)下(xià)密封閥。

氣密箱冷卻有氮氣流量調節閥控制開(kāi)度，進行自(zì)動的PID調節。

六、高(gāo)爐本體儀控系統
　　高(gāo)爐自(zì)上(shàng)而下(xià)由爐喉、爐身、爐腹、爐缸、爐基五大(dà)部分及相關的水(shuǐ)系統組成。所有儀表點接入數據采集器，通過通訊傳至上(shàng)位機。
　　高(gāo)爐過程檢測和(hé)控制的主要任務爲：采集溫度、壓力、流量等各種數據，對(duì)減壓閥組進行調節控制，能(néng)監視(shì)爐内反應，對(duì)爐體及設備進行保護。
　　1.爐頂打水(shuǐ)控制
　　煤氣上(shàng)升管溫度過高(gāo)時(shí)報(bào)警，開(kāi)爐頂打水(shuǐ)閥：溫度恢複正常時(shí)，關打水(shuǐ)閥。
　　2.爐頂煤氣壓力控制
　　高(gāo)爐爐頂煤氣壓力控制系統調節布袋除塵器後的減壓閥組開(kāi)度來(lái)維持爐頂煤氣壓力的穩定。
　　3.風(fēng)口檢漏及排水(shuǐ)溫度的測量
　　爲保護爐體安全，風(fēng)口破損檢漏是極爲重要的檢測項目。測量風(fēng)口冷卻水(shuǐ)進、出口流量差，測量風(fēng)口排水(shuǐ)溫度，能(néng)檢測風(fēng)口是否完好(hǎo)。

七、畫(huà)面介紹
　　畫(huà)面系統是操作(zuò)人員與控制系統的人機界面，操作(zuò)人員通過畫(huà)面對(duì)設備進行操作(zuò)、監視(shì)設備的運行情況，及時(shí)做出相應調整，畫(huà)面系統可以設定數據，改變運行方式，向操作(zuò)人員顯示設備的正常狀态及報(bào)警信息等。
　　CRT畫(huà)面顯示主要内容如下(xià)：
　　（1）系統畫(huà)面：熱風(fēng)、布袋、礦槽、爐頂、本體儀表、爐長操爐、爐頂儀表等
　　（2）控制設定畫(huà)面：配料、爐頂溜槽角度、料流開(kāi)度參數設定
　　（3）故障監視(shì)畫(huà)面：實時(shí)顯示故障信号提示操作(zuò)人員進行相應措施
　　（4）報(bào)警記錄：記錄各設備及儀表的故障報(bào)警
　　（5）報(bào)表記錄：對(duì)生産參數進行實時(shí)記錄
　　以下(xià)就主要畫(huà)面進行介紹
　1、上(shàng)料畫(huà)面：
　　包括整個卷楊及爐頂設備，其中主要有上(shàng)料小(xiǎo)車、左右探尺、柱塞閥、上(shàng)密、下(xià)密、旋轉布料裝置、均壓閥、放(fàng)散閥等。生産中可實現(xiàn)手動、自(zì)動随時(shí)轉換，各種運行、故障有不同的顔色來(lái)顯示，特點1、小(xiǎo)車拐點、卸料位等各減速點停車位可根據生産調節2、旋轉布料角度及速度可通過畫(huà)面直接設定，滿足生産工(gōng)藝中的各種布料方式3、在檢修或新員工(gōng)培訓情況下(xià)還可以通過畫(huà)面各種數據的設定來(lái)進行模拟生産。        

高(gāo)爐爐頂儀表，對(duì)保證爐頂設備是否正常十分重要。

　2、礦槽畫(huà)面

　　主要包括皮帶、料鬥、振篩運行、停止、故障指示及操作(zuò)。可以在此畫(huà)面提前設定各種料質重量，根據爐長下(xià)的各種料批要求通過調整周期表來(lái)完成自(zì)動上(shàng)料。也(yě)可通過機旁轉換開(kāi)關使個别控制轉到(dào)現(xiàn)場操作(zuò)，畫(huà)面中有手動(綠色)、自(zì)動(紫色)指示。另外(wài)還有周期表子畫(huà)面。如下(xià)圖：

      

礦槽周期畫(huà)面，合理(lǐ)調節配方并自(zì)動生成配方。如下(xià)圖：

生産報(bào)表記錄畫(huà)面，對(duì)生産成本實時(shí)掌握，如下(xià)圖：

　3、熱風(fēng)爐畫(huà)面

　　此畫(huà)面中可實現(xiàn)助燃風(fēng)機、調壓閥組、助燃調節閥、混風(fēng)閥、冷風(fēng)閥、熱風(fēng)閥、放(fàng)散閥、冷風(fēng)均壓閥、煤氣調節閥、空(kōng)氣調節閥、空(kōng)氣切斷閥、煤氣切斷閥各種工(gōng)藝閥門(mén)的操作(zuò)并顯示儀表參數。能(néng)自(zì)動完成熱風(fēng)爐的各階段轉換達到(dào)自(zì)動送風(fēng)、焖爐 、燒爐。各種閥門(mén)在畫(huà)面中可實現(xiàn)點動操作(zuò)，調節閥各通過輸入預定數值或點擊滾動條自(zì)動調節。如圖： 

4、布袋除塵畫(huà)面

　　包括脈沖閥、上(shàng)下(xià)卸灰閥、放(fàng)散閥、上(shàng)炮、下(xià)炮、輸灰機、鬥提機、進出口蝶閥和(hé)進出口盲闆閥，并顯示設備運行狀态、各儀表參數等。用(yòng)鼠标點擊各閥們可自(zì)動彈出控制菜單，脈沖閥爲動态顯示，可随時(shí)發現(xiàn)因頻繁動作(zuò)而損壞的電磁閥。脈沖時(shí)間及箱體選擇可根據要求設定。
　　在自(zì)動情況下(xià)自(zì)動完成吹掃，根據設定從(cóng)1＃開(kāi)始依次至8号箱體。如果某個箱體出現(xiàn)問題會(huì)自(zì)動跳過該箱體向下(xià)執行。圖示如下(xià):        

5、工(gōng)長操爐畫(huà)面，通過畫(huà)面參數合理(lǐ)調節爐況是高(gāo)爐順産、高(gāo)産的關鍵。

6、本體儀表畫(huà)面，高(gāo)爐儀表是監視(shì)高(gāo)爐爐襯是否正常，主要包括水(shuǐ)溫和(hé)壓力

八、結束語

　　高(gāo)爐自(zì)動化控制系統的各個動作(zuò)和(hé)狀态都由PLC控制，不僅能(néng)滿足各設備的集中控制方式、機旁控制方式 、兩地并用(yòng)控制方式所需的大(dà)量按扭、開(kāi)關、位置檢測點的要求；而且還能(néng)根據不同的工(gōng)藝要求，選用(yòng)合理(lǐ)的配置方法：網絡的主從(cóng)結構、布袋反吹的矩陣結構等；更可通過接口元器件與計(jì)算(suàn)機組成PLC工(gōng)業局域網，實現(xiàn)網絡通信與網絡控制。使高(gāo)爐電氣自(zì)動化儀表控制系統能(néng)方便地嵌入到(dào)鋼鐵(tiě)工(gōng)業生産流水(shuǐ)線中。