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可编程序控制器在钢1#、钢2#石灰竖炉的应用 |
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作者：安钢集团 范中伟 范中武 |
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摘 要：介绍了三菱FX2N ——128MR可编程序控制器在信钢炼钢厂钢1#、钢2#石灰竖炉自动控制中的应用。根据石灰竖炉生产工艺、生产特点将自动控制划分为供料、上料及排灰等几大部分，详细介绍了这几部分的工艺控制过程及程序设计思路。生产实践表明，达到了设计要求，收到了预期效果，为今后的设计提供了思路和方法。
关键词：可编程序控制器自动控制 梯形图 产品质量
引言
炼钢和烧结希望生石灰的质量及CaO含量越高越好。石灰竖炉生产过程同高炉炼铁一样上料准确、布料均匀，焦炭、石灰石配比合理，是烧出好石灰的关键所在，同时要求配合合理的排灰时间。完全靠人工上料、配料、布料及排灰的方式远远不能满足以上要求，严重制约着生石灰产品质量的提高。针对这一情况对钢1#、钢2#石灰竖炉进行彻底改造，引入三菱FX2N——128MR可编程序控制器，同时将风机电机及上料电机都采用变频器控制，使风量大小可根据炉温料位高低，料密度大小任意调节，改变了原来风量大小靠调节管道阀门因控制不精确而出现过烧或欠烧的情况，达到了科学控制的目的。
图1 石灰竖炉工艺流程图
1 控制系统设计
本控制系统采用的三菱FX2N——128MR可编程序控制器具有0—77点输入和0—77点输出，采用FX—20P型便携式简易编程器，HPP本体内附8K步程序存储器（FX-EEPROM—8），用超级电容器作断电后备，具有性能可靠、程序编写调试方便、快捷等特点。本控制系统程序先用梯形图设计，然后用编程器转换成程序语句，输入可编程序控制器中调试好后即完成全部工作。
在系统设计过程中，根据石灰竖炉生产工艺流程（图1）和上料要求，将自动控制部分划分为:1#、2#供料；1#、2#上料；1#、2#卸灰及公共卸灰等7部分，各部分互联为一体。
1.1 钢1#炉供料PLC系统设计
钢1#炉供料PLC梯形图如图2所示。图中，X21为料车到底（主令）发料信号，X22为1#皮带开车信号（1KM 常开辅助触点），X23为2#皮带开车信号（1KM 常开辅助触点），T4为给焦时间（调节给焦量），T5为给石时间（调节给石量），T6设定时间为T1+T2+T4或T5（取大值）+15 s（皮带输送完料时间），T7为延时振石以便和焦炭同步下到料车里时间。
图2 钢1#炉供料PLC梯形图
钢1#炉供料PLC部分自动过程如下：
料车到底（X21），延时3s （T1）开1#皮带（Y0），再延时3s （T2）开2#皮带（Y1），再延时3s （T3）振焦炭（Y2），振焦后延时5s （T7）振石（Y3）。
1.2 钢1#炉上料PLC系统设计
钢1#炉上料PLC梯形图如图3所示，图中，T21为料车下降超时保护，T22为料车上升超时保护，T24为料车上升行程到四分之三处所用时间，T25为插板阀开启过程时间，X1为插板阀开到位信号，X20为车到顶信号（离开消失），X21为车到底信号（离开消失），X22为1#皮带开信号，X31为开插板信号（来自卷扬主令）。
钢1#炉上料PLC部分自动过程如下：
卸灰部分上段阀关到位后（T34），料车开始上升（Y22），延时65s（T22）（或料车上升到第一减速（X31）时），开炉顶插板阀（Y23），准备下料。料车到顶（X20）延时3s（T20）料车自动下降（Y21），料车下降炉顶插板阀关回（Y23）。另外，为了避免炉顶卡料，如果插板阀5s（T25）后仍未开到位（X1），则自动停卷扬（Y22），防止炉顶溢料。
图3 钢1#炉上料PLC梯形图
1.3 钢1#炉卸灰PLC系统设计
钢1#炉卸灰系统PLC梯形图如图4所示，图中，T30为卸灰周期，T33为圆盘机工作时间（调节每次出灰量），T34为上段阀打开时间（值为T33+5s），T35为共用卸灰部分的出灰皮带开后延时开下段阀时间，T36为定时关下段阀时间，X3为上段阀开到位信号，X5为下段阀开到位信号，X7为卸灰段自动位信号，X25为出灰皮带开信号。
图4 钢1#炉卸灰系统PLC梯形图
钢1#炉卸灰系统PLC部分自动过程如下：
打自动（X7）后，即进入卸灰周期（T30），卸灰周期（T30）到后，先开上段阀（Y31），延时2s （T32）开圆盘卸灰机（Y32），延时10s （T33）后停圆盘（Y32），再延时5s （T34-T33）后关闭上段阀（Y31）（此时料车开始自动上升），上段阀关后，共用卸灰部分先开倾角皮带，然后开出灰皮带（X25），出灰皮带开后延时2s （T35）开下段阀（Y33），下段阀开后延时15s （T36）关闭（Y33）。
1.4 钢1#炉、钢2#炉共用卸灰部分PLC系统设计
钢1#炉、钢2#炉共用卸灰部分PLC梯形图如图5所示，图中，T71为防止1#炉2#炉上段阀关闭时抖动时间，T72为倾角皮带开后延时开出灰皮带时间，T73为1#炉2#炉下段阀都关闭后停倾角皮带时间，X4为1#炉上段阀关到位，X6为1#炉下段阀关到位，X44为2#炉上段阀关到位，X46为2#炉下段阀关到位，X26为倾角皮带开车信号。
图5 钢1#炉、钢2#炉共用卸灰部分PLC梯形图
钢1#炉、钢2#炉共用卸灰部分PLC自动过程如下：
1#炉上段阀关到位（X4）或2#炉上段阀关到位（X44），延时2s （T71）开倾角皮带（Y72），倾角皮带开后，延时3s （T72）开出灰皮带（Y71）；当1#炉下段阀关到位（X6）且2#炉下段阀关到位（X46）后，停出灰皮带（Y71），然后停倾角皮带（Y72）。
1.5 钢2#炉供料PLC系统设计
钢2#炉供料PLC梯形图如图6所示，图中，X51为料车到底（主令）发料信号，X52为1#皮带开车信号（1KM 常开辅助触点），X53为2#皮带开车信号（1KM 常开辅助触点），T44为给焦时间（调节给焦量），T45为给石时间（调节给石量），T47为延时振石以便和焦炭同步下到料车里时间，T46设定时间为T41+T42+T44或T45（取大值）+15s （皮带输送完料时间）。
图6 钢2#炉供料PLC梯形图
钢2#炉供料PLC部分自动过程如下：
料车到底（X51），延时3s （T41）开1#皮带（Y41），再延时3s （T42）开2#皮带（Y42），再延时3s （T43）振焦炭（Y43），振焦后延时5s （T47）振石（Y44）。
1.6 钢2#炉上料PLC系统设计
钢2#炉供料PLC梯形图如图7所示，图中，T51为料车下降超时保护时间，T52为料车上升超时保护时间，T54为料车上升行程到四分之三处所用时间，T55为插板阀开启过程时间，X41为插板阀开到位信号，X50为车到顶信号（离开消失），X51为车到底信号（离开消失），X52为1#皮带开信号，X61为开插板信号（来自卷扬主令）。
图7 钢2#炉供料PLC梯形图
钢2#炉上料PLC部分自动过程如下：
卸灰部分上段阀关到位后（T64），料车开始上升（Y52），延时65s（T52）（或料车上升到第一减速（X61）时），开炉顶插板阀（Y53），准备下料。料车到顶（X50）延时3s（T50）自动下降（Y51），料车下降炉顶插板阀关回（Y53）。另外，本部分为了避免炉顶卡料，如果插板阀5s（T55）后仍未开到位（X41），则自动停卷扬（Y52），防止炉顶溢料。
1.7 钢2#炉卸灰PLC系统设计
钢2#炉卸灰系统PLC梯形图如图8所示，图中，T60为卸灰周期，T63为圆盘机工作时间（调节每次出灰量），T64为上段阀打开时间（值为T33+5s），T65为共用卸灰部分的出灰皮带开后延时开下段阀时间，T66为定时关下段阀时间，X43为上段阀开到位信号，X45为下段阀开到位信号，X47为卸灰段自动位信号，X25为出灰皮带开信号。
图8 钢2#炉卸灰系统PLC梯形图
钢2#炉卸灰系统PLC部分自动过程如下：
打自动（X47）后，即进入卸灰周期（T60），卸灰周期（T60）到后，先开上段阀（Y61），延时2s （T62）开圆盘卸灰机（Y62），延时10s （T63）后停圆盘（Y62），再延时5s （T64-T63）后关闭上段阀（Y61）（此时料车开始自动上升），上段阀关后，共用卸灰部分先开倾角皮带，然后开出灰皮带（X25），出灰皮带开后延时2s （T65）开下段阀（Y63），下段阀开后延时15s （T66）关闭（Y63）。
以上各部分相互联系，使整个控制过程有序进行，环环相扣，形成一个完整的工艺控制流程。
2 结束语
通过以上改进后，石灰竖炉单炉生产周期明显缩短，由于上料准确、布料均匀，焦炭、石灰石配比合理，使炉内风量均匀，透气性好，生石灰产量尤其是质量得以显著提高，单炉日产由原不足50吨提高到近100吨，CaO含量由50%提高到80-85%，其它各项指标均得以提高。由于配料合理、布料均匀、风量自由调节等，使炉内过烧（结瘤）和生烧现象得以根本消除，产量和质量都完全满足炼钢和烧结生产方面要求，为今后生产发展奠定了良好基础，同时自动控制的应用减少了人工误操作，使设备故障率下降，大大降低了设备材料消耗，减少了成本，达到了增产增效增收三重目的。
参考文献
1 田瑞庭主编.可编程序控制器应用技术.机械工业出版社,1994.
2 张凤珊主编.电气控制及可编程序控制器.中国轻工业出版社,1999.
3 余雷声,方宗达编著.电气控制与PLC应用.机械工业出版社,1996.
4 王卫兵等编.可编程序控制器原理及应用.机械工业出版社,1997.
5 耿文学主编.可编程控制器应用技术手册.科学技术文献出版社,1996.(end)
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(12/31/2010) |
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