2000级高炉上料控制程序的开发应用

摘　要：主要介绍安钢新建2000级高炉上料控制要求、控制时序以及整个上料控制过程，重点阐述计数器在上料控制程序中的灵活开发应用。

关键词：高炉上料；控制程序；开发应用
　　前言
　　安钢新建2000级高炉炉顶采用PW公司的串罐无料钟炉顶，槽下上料系统采用皮带上料方式。为保证高炉正常连续生产，不出现亏料线现象，上料罐、下料罐和上料主皮带上必须同时各有一批料，这样才能满足高炉要料请求，实现高炉正常生产。在高炉顺行条件下，上料主皮带一般有一批料且不允许中途停车,整个上料过程是一个连续不间断的过程。这就要求编程人员根据上料工艺要求，利用编程工具去很好地实现这个控制时序。2000级高炉建设中，灵活地运用了计数器很好地实现了这一控制时序，此方法与罗列上料罐是否有料、下料罐是否有料以及主皮带上是否有料的条件来实现这一控制时序的方法比较起来，简单，易懂，具有很好的推广运用价值。
1工艺控制过程
　　高炉炉顶采用串罐无料钟炉顶。由上料罐、下料罐、上密封、下密封、下料闸、溜槽、均压、放散等主要设备组成，下料罐装有料罐称，用来称量下料罐的实时称重，实现重量法布料。槽下上料系统采用皮带上料方式，主要由供焦皮带，供矿皮带和上料主皮带、返矿皮带、振动筛以及料仓等组成。
　　整个工艺控制过程是，当炉顶发出要料信号，由放矿指针和放焦指针给出放矿或放焦指令，选中的矿仓或焦仓开始按设定的次序依次放料，当第一个被选中的料仓开始放料时，程序发出料头信号，当最后一个被选中的料仓放空料时，程序发出料尾信号。当料头和料尾在供矿皮带或供焦皮带上的延时走完时，发出料头和料尾在主皮带上的信号。当料头和料尾在主皮带上的延时走完时，发出料头和料尾在上料罐的信号，此时发出上料罐有料信号。当下料罐放完一批料发出料空信号时，打开均压放散阀对料罐卸压，随后开启上密封阀及上料闸，将上料罐中的炉料装入下料罐。装料完毕，关闭上料闸、上密封阀和均压放散阀，并向下料罐均压。探尺探料降至规定料线深度，提升到位后，打开下密封阀及下料闸，用下料闸的开度大小来控制料流速度，炉料由布料溜槽布入炉内。布料溜槽每布一批料，其起始角较前批料的起始角步进60度。整个过程的无限循环即完成高炉的装、布料动作。
2控制要求及时序
　　大高炉上料过程要求是一个连续不间断的动态过程，主皮带一直在转，矿仓和焦仓根据放料指针进行放料，主皮带上始终有一批料在运行，这样才能保证上料要求，不至于亏料线，影响高炉操作。上料罐和下料罐也要求始终有一批料，这样才能维持动态地平衡。此动态平衡过程是：下料罐放料的同时，发出放矿或放焦指令，开始放矿或放焦，矿或焦在皮带上运行，当下料罐放空料，上料罐中的料放到下料罐中时，焦头或矿头也刚好快要到达炉顶，当料尾到达炉顶时，延时2秒钟发出上料罐料满信号。此时主皮带上没有料还要发出放矿或放焦指令，以保证主皮带上始终有一批料的要求。然后再重复刚开始的过程，以保持一种动态的平衡。
　　维持此种动态平衡，关键在于放矿或放焦指令的发出，过早地发出放矿或放焦指令，炉顶动作还没有完毕，炉料已经到达炉顶，这会造成主皮带中途停车现象。过迟地发出放矿或放焦指令，上料速度赶不上，会造成亏料线的现象。合适的放矿或放焦指令的发出，是时序控制的关键。大多情况下，根据上料罐、下料罐以及皮带上是否有料来决定是否发出放矿或放焦指令，这三种条件的组合起来，比较繁琐，联锁条件多不好判断，不是发得过早就是发得过晚，有时还不能发出放料指令信号，造成无法上料的局面。
　　另外，在维持此种动态平衡的同时，还要满足刚开始投运的要求，此时上料罐、下料罐以及主皮带上都没有料，条件与动态平衡时的条件存在很大的差异，再按动态平衡时的条件来发出放料指令，会出现放重料，主皮带停车的事故。
　　怎样选择合适的控制时序，是大高炉上料的关键，是控制程序简炼、可靠的关键，2000级高炉建设中计数器的灵活应用，很好地满足了上述要求。
3计数器在控制过程中的应用
　　在安钢2000级高炉建设中，编程开发人员巧妙地运用了计数器来控制整个上料过程，使得整个上料过程运行稳定，故障率较低，而且简化了控制程序。其控制思路主要是计算总的放料次数，通过控制总的放料次数，以达到控制放料指令的目的。当在放矿或放焦状态时要加计数，当上料罐放料开到位时，减计数，控制总放料次数在0～2之间，当放料总次数小于1时，可以根据放料指针，直接放焦或放矿；当放料总次数等于1且皮带上的料已到达炉顶(靠料尾延时判断是否到达炉顶)时，根据放料指针判断放焦或放矿。这样便能很好地实现上料控制过程，皮带上以及上料罐始终是两批料。当下料罐空时，打开上密封阀以及上料闸，把上料罐中的料放到下料罐中，减计数器减1，总的放料次数等于1或0，再根据放料条件判断放焦或放矿。下面祥细阐述计数器控制上料时序的应用。
　　首先用加、减计数器计算放料总次数，计数条件为在放矿或放焦状态。放料总次数计算控制程序如图1所示：










图1　　放料总次数计算控制程序
　　图1中，Table_put_c_state为放矿状态；Table_put_c_state为放焦状态；No_ind_Batches为放料总次数；BF_UP_VALVE_OPEN为上料闸开到位信号。
　　当放矿状态或放焦状态的上升沿来时使能加计数器，放料总次数加1；当上料闸开到位时使能减计数器，放料总次数减1。通过这两个计数器计算总的放料次数。
　　在信号故障以及程序出错时，有时放料总次数可能小于0或者大于2，此时要限定放料总次数，使其在0～2范围之间，再根据放料指针放焦或放矿。放料总次数限定控制程序如图2所示：





　　　　　　　　　　　　　
图2　　放料总次数限定控制程序
　　放料总次数计算完毕，根据放料总次数以及放料指针控制放焦或者放矿。根据放料总次数可以分为三种情况，
　　1)当放料总次数小于1时，放料指针选中焦或选中矿时直接放焦或放矿；
　　2)当放料总次数等于1，且前一批料到达炉顶时，靠料尾延时是否走完判断是否到达炉顶，放料指针选中焦或选中矿时放焦或放矿；
　　3)当放料总次数等于2时，停止放料，等到满足前两种条件时再放焦或放矿。放焦控制程序如图3所示：







图3　　放焦控制程序
　　 图3中，No_ind_Batches为放料总次数；T_DELAY为料尾到达炉顶信号；料尾延时走完；C_WILL_PUT为放料指针选中焦；Table_put_c为放焦指令。
4应用效果
　　计数器在高炉上料控制过程中的灵活开发应用，满足了上料要求与控制时序，很好地维持了一种动态平衡。与罗列上料罐是否有料、下料罐是否有料、皮带上是否有料以及是否正在放焦或者正在放矿等多种条件来判断是否放焦或放矿相比较，有很大的区别。罗列条件的方法虽然简单，但复杂繁琐，不易懂，不易控制，不是重料就是该放料时不放料，造成亏料线等现象的发生。而采用加、减计数器计算放料总次数，根据放料总次数控制是否放焦或放矿，简单、易懂、控制逻辑严密。高炉投产以来，槽下上料系统运行稳定、可靠，在设备正常运行条件下，没有发生过重料、赶不上料，亏料线等现象。此方法值得在同类型高炉上借鉴推广。
参考文献：
[1]田涛.过程计算机控制及先进控制策略的实现.北京:机械工业出版社,2007:1-13.
[2]杨明丰.数字逻辑基础.北京:机械工业出版社,2007:208-223.