摘要：鞍鋼球團(tuán)原控制系統(tǒng)由一套DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)．由于年代較久，硬件和軟件運(yùn)行不穩(wěn)定，且備件價(jià)格昂貴。為此，鞍鋼球團(tuán)決定對(duì)其進(jìn)行改造。改造采用了美國(guó)AB的Control Logix控制系統(tǒng)，并更換了原有18臺(tái)控制柜。改造后，系統(tǒng)運(yùn)行至今，效果顯著。

關(guān)鍵詞：鞍鋼球團(tuán)；自動(dòng)控制系統(tǒng)；改造

一、前言 鞍鋼球t團(tuán)車問(wèn)有帶式焙燒機(jī)一臺(tái)，焙燒面積321.6 m2，年產(chǎn)球團(tuán)礦220萬(wàn)t。于1989年建成投產(chǎn)。其帶式焙燒機(jī)、布料裝置及工藝風(fēng)機(jī)系由澳大利亞羅布河引進(jìn)的二手設(shè)備 生產(chǎn)工藝包括上料、配料、造球、焙燒、成品輸出共5大系統(tǒng)。原控制系統(tǒng)為美國(guó)貝利公司的N一90，通過(guò)一套DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。由于年代較久，使用時(shí)問(wèn)長(zhǎng)，其硬件和軟件運(yùn)行均不穩(wěn)定，且備件價(jià)格昂貴。因此，鞍鋼球團(tuán)決定對(duì)原控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。

二、球團(tuán)車間新控制系統(tǒng)的構(gòu)成 系統(tǒng)改造利用了原有的控制室空問(wèn)，分別由8個(gè)控制站組成。1號(hào)站(主控制室)控制焙燒爐系統(tǒng)；2、3號(hào)站控制配料系統(tǒng)；4、5號(hào)站控制上料系統(tǒng)；6號(hào)站控制成品系統(tǒng)；7號(hào)站控制風(fēng)路系統(tǒng)；8號(hào)站控制造球系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)共計(jì)約1600點(diǎn)DI／DO和530點(diǎn)AI／AO，控制系統(tǒng)由3臺(tái)CFU控制，其中I號(hào)CPU控制焙燒爐東側(cè)風(fēng)路系統(tǒng)和成品系統(tǒng)；2號(hào)CPU控制焙燒爐西側(cè)風(fēng)路系統(tǒng)；3號(hào)CPU控制上料系統(tǒng)和配料系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)有3個(gè)操作員接口，整個(gè)系統(tǒng)的通訊由兩根75同軸電纜連成一體，網(wǎng)絡(luò)跨度900 m，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理?？刂屏顺姵龎m器和倉(cāng)庫(kù)吊車之外的所有工藝設(shè)備。

三、控制系統(tǒng)主要控制功能的實(shí)現(xiàn)3．1 上料系統(tǒng)上料系統(tǒng)負(fù)責(zé)向配料系統(tǒng)的礦槽提供鐵料。鐵料主要有兩種，一種是由外部供料系統(tǒng)提供的鐵料．不需要進(jìn)行干燥；另一種是自產(chǎn)精礦，需要經(jīng)過(guò)干燥機(jī)進(jìn)行干燥。該系統(tǒng)根據(jù)料線選擇來(lái)控制上料小車的車位，由礦槽的料位信號(hào)控制小車皮帶的啟停，井具有料線聯(lián)鎖功能，和過(guò)載、打滑、堵漏系統(tǒng)保護(hù)和報(bào)警功能；能對(duì)圓盤給料機(jī)進(jìn)行下料控制，井實(shí)現(xiàn)每個(gè)圓盤給料機(jī)上的兩個(gè)附著式振動(dòng)器的定時(shí)振動(dòng)；對(duì)上科系統(tǒng)中的干燥設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，包括油泵的壓力檢測(cè)和運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)，以慢動(dòng)停止和油泵壓力足夠大作為干燥機(jī)運(yùn)行的聯(lián)鎖條件，實(shí)現(xiàn)干燥爐的溫度、壓力、煤氣和空氣流量的顯示和控制。干燥爐溫度控制采用PLD， 目的是實(shí)現(xiàn)煤氣的充分燃燒。

3．2 配料系統(tǒng)配料系統(tǒng)的主要任務(wù)是向造球系統(tǒng)提供混合料。根據(jù)礦槽的料位． 由操作人員設(shè)定上料總量，程序根據(jù)上料總量計(jì)算、分配、控制I4個(gè)礦槽的下料量。主要控制內(nèi)容為：1)系統(tǒng)物料總量實(shí)行大閉環(huán)跟蹤控制；2)配料設(shè)備啟?？刂?；3)自動(dòng)換槽的切換啟?？刂?；4)下料閉環(huán)調(diào)節(jié)控制；5)原料礦槽上／下料位控制配料設(shè)備啟停控制與造球系統(tǒng)、焙燒系統(tǒng)及辯流量等有嚴(yán)格的聯(lián)鎖關(guān)系。自動(dòng)換槽是指在生產(chǎn)過(guò)程中． 當(dāng)某一正在下料的礦槽料位到了下限位置或與該礦槽配套的配料設(shè)備發(fā)生了某種故障而不能繼續(xù)下料時(shí)，程序根據(jù)與該槽相鄰(前或后)的礦槽的物料品種號(hào)，先啟動(dòng)與該槽具有相同品種號(hào)的配料設(shè)備，后停止該不能繼續(xù)配料的設(shè)備，以保讓該物料品種下料量的連續(xù)性和均勻性。圓盤下料量閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)是將電子秤檢測(cè)的實(shí)際下料量(過(guò)程變量)與設(shè)定值作比較，通過(guò)調(diào)節(jié)圓盤給料機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變下料量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)物料流量跟蹤控制是根據(jù)物料平衡的原則，不斷計(jì)算各種物料的新設(shè)定值，使各工作礦槽下料量之和等于總配料量，并能在一個(gè)很小的范圍內(nèi)對(duì)配比實(shí)行微調(diào)。當(dāng)一個(gè)新的配比輸人計(jì)算機(jī)時(shí)，計(jì)算機(jī)能自動(dòng)使物料料頭、料尾對(duì)齊。

3．3 造球系統(tǒng)造球系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了PLC自動(dòng)判斷造球機(jī)啟動(dòng)的臺(tái)數(shù)，按工藝順序依次單臺(tái)啟動(dòng)，避免了由于同時(shí)啟動(dòng)造球機(jī)對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊。同時(shí)，在造球機(jī)油泵的管路上增加了8臺(tái)壓力變送器，實(shí)現(xiàn)了造球機(jī)油泵的自動(dòng)潤(rùn)滑控制。對(duì)擺動(dòng)皮帶的擺動(dòng)位置進(jìn)行r檢測(cè)，并控制擺動(dòng)皮帶在不同位置的擺動(dòng)速度，以實(shí)現(xiàn)均勻布料。

3．4 焙燒機(jī)系統(tǒng)焙燒機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)工藝系統(tǒng)的核心，焙燒機(jī)分為鼓風(fēng)干燥段、抽風(fēng)干燥段、預(yù)熱段、焙燒段、均熱段和冷卻段。根據(jù)工藝要求，焙燒機(jī)系統(tǒng)具有下列模擬量控制：1)廢氣風(fēng)機(jī)人口閥的調(diào)節(jié)該控制主要是為了保證鼓風(fēng)干燥段罩內(nèi)的壓力為負(fù)壓，防止煙氣外排?？刂品绞绞怯刹僮鲉T設(shè)定負(fù)壓的控制值，系統(tǒng)利用PID調(diào)節(jié)功能，控制廢氣風(fēng)機(jī)閥門的開度，將負(fù)壓控制在設(shè)定范圍內(nèi)，以保證罩內(nèi)煙氣不外排。2)鼓風(fēng)干燥風(fēng)機(jī)冷卻閩的調(diào)節(jié)該控制主要是對(duì)鼓風(fēng)干燥段內(nèi)溫度進(jìn)行控制。根據(jù)操作員設(shè)定的溫度，與罩內(nèi)溫度比較，采用PID調(diào)節(jié)功能控制冷風(fēng)閥開關(guān)，以保證生球干燥所需的溫度。3)回?zé)犸L(fēng)機(jī)放散閥的調(diào)節(jié)為了控制抽風(fēng)干燥段的壓力，保證熱風(fēng)壓力維持在設(shè)定值上，對(duì)罩內(nèi)的兩個(gè)測(cè)量電進(jìn)行壓力測(cè)量，兩個(gè)壓力信號(hào)取平均值后， 由PID進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，輸出控制信號(hào)，調(diào)節(jié)回?zé)犸L(fēng)機(jī)的放散閥。4)主抽風(fēng)機(jī)人口閥的調(diào)節(jié)該調(diào)節(jié)的依據(jù)是生球料層的透氣性 ，透氣性好壞的標(biāo)志是主抽風(fēng)機(jī)的出口溫度。由操作人員設(shè)定出口溫度，根據(jù)出口溫度對(duì)調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行PID控制。5)回?zé)犸L(fēng)機(jī)人口閥的調(diào)節(jié)該調(diào)節(jié)主要是控制焙燒機(jī)的終 溫度。終點(diǎn)溫度為№28、№29風(fēng)箱的平均溫度， 由操作人員根據(jù)生產(chǎn)情況設(shè)定終點(diǎn)溫度，通過(guò)回?zé)犸L(fēng)機(jī)人口閥的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)終點(diǎn)控制。6)回?zé)犸L(fēng)機(jī)冷風(fēng)閥的調(diào)節(jié)回?zé)犸L(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子要求最高溫度不能超過(guò)300℃ ，通過(guò)回?zé)犸L(fēng)機(jī)冷風(fēng)閥開度的調(diào)節(jié)，來(lái)控制回?zé)犸L(fēng)機(jī)的出口溫度。7)鼓風(fēng)干燥風(fēng)機(jī)冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)鼓風(fēng)干燥罩內(nèi)的溫度。根據(jù)罩內(nèi)溫度的變化，采用PID調(diào)節(jié)控制闊的開度，將罩內(nèi)溫度控制在設(shè)定值范圍內(nèi)。8)冷卻風(fēng)機(jī)人口調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)控制預(yù)熱段爐膛的壓力在設(shè)定的范圍內(nèi)，保證生球的預(yù)熱效果，根據(jù)爐膛壓力的變化，采用PID調(diào)節(jié)控制該閥的開度。9)二冷罩調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)根據(jù)二冷罩內(nèi)的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)， 當(dāng)壓力高于高限或低于低限時(shí)，PID調(diào)節(jié)器開始工作，調(diào)節(jié)閥門的開度，直至壓力控制在高低限之問(wèn)，PID調(diào)節(jié)器停止工作10)鼓風(fēng)干燥放風(fēng)閻的調(diào)節(jié)鼓風(fēng)干燥放風(fēng)閥控制№3風(fēng)箱的壓力，采用PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥的開度，將№3風(fēng)箱壓力控制在設(shè)定值的范圍內(nèi)。11)爐膛溫度控制爐膛溫度控制主要是通過(guò)控制焙燒段內(nèi)30個(gè)點(diǎn)火煤氣支管流量和30個(gè)空氣支管流量來(lái)實(shí)現(xiàn)。

四、結(jié)論 系統(tǒng)通過(guò)調(diào)試，現(xiàn)已投入運(yùn)行 所設(shè)計(jì)的功能均已投人使用，無(wú)論是在精度，還是在穩(wěn)定性及其他一些控制系統(tǒng)質(zhì)量指標(biāo)方面，均達(dá)到 了令人滿意的效果。在對(duì)系統(tǒng)調(diào)試和改造后，其運(yùn)行情況表明，該新控制系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：1)該系統(tǒng)可以在線修改組態(tài)，在線編制梯形圖，I/O強(qiáng)制功能，這給用戶提供了極大的方便。尤其是在系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程中，這個(gè)特點(diǎn)顯得非常必要。2)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，輸入輸出模塊不受本地框架和遠(yuǎn)程框架的限制，可以隨意組網(wǎng)。3)該系統(tǒng)所提供的電源模塊安全可靠， 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生瞬間波動(dòng)時(shí)，電源輸出不受影響4)所有輸人輸出模板均沒有硬件設(shè)置開關(guān)，完全通過(guò)軟件設(shè)置，硬件不易損壞，維護(hù)簡(jiǎn)單。5)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，互相冗余，安全可靠。6)上位機(jī)系統(tǒng)有曲線500余條，畫面100余幅，在調(diào)試過(guò)程中， 發(fā)現(xiàn)上位機(jī)運(yùn)行慢，易死機(jī)。后來(lái)將一臺(tái)操作接口專用于曲線查詢，其余作監(jiān)視和操作，系統(tǒng)運(yùn)行正常。7)球團(tuán)控制系統(tǒng)只有3臺(tái)CPU，在一臺(tái)CPU出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的影響較大，最好根據(jù)工藝系統(tǒng)要求，每個(gè)獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)都配置一臺(tái)CPU。8)根據(jù)改造后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，新系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，原控制系統(tǒng)造成的作業(yè)率降低約2％的情況得到克服。年節(jié)約備件費(fèi)用達(dá)200萬(wàn)元左右。

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