摘 要：介紹柳鋼煉鐵廠供料系統自動控制的發展歷程，總結自動控制技術及其集成應用的情況。

關鍵詞：煉鐵；供料；自動控制；集成應用

1 前言

供料車間主要通過皮帶向高爐輸送冶煉生產所需的原燃料，包含燒結礦、球團礦、塊礦、生礦和焦炭等。由于設備點多、線長、面廣，運輸原燃料種類多，人員少，人為操作的半自動控制作業方式已經不能滿足生產的需要，為此，煉鐵廠組織實施自動控制系統的優化和完善，引用技術進行集成應用。比如：皮帶線路一鍵啟動自動控制、槽上移動卸料小車使用格雷母線定位、槽上卸料小車自動循倉、料倉物料自動累加、安全確認系統、倉存物料量自動報表及預測使用時長等，大大減輕了勞動強度，提高了工作效率，為供料的精準度、穩定性、安全可靠提供了技術保障。本文主要介紹煉鐵廠供料系統自動控制技術的集成應用情況。

2 供料系統自動控制的發展歷程 

2.1 初期的供料系統自動控制，由現場PLC網絡系統和集控室計算機人機界面監控系統合成。通過集控操作箱（JZX）上的“手動/自動控制開關”按鈕轉換對皮帶、移動卸料小車、溜槽翻板、料倉斗門及給料器進行人機界面點動式遠程單獨控制，加以輔助的接近開關定位、編碼器定位、高低料位儀等對小車、翻板、料倉料位等進行監控；通過跑偏檢測裝置、拉線急停控制、皮帶速度保護檢測裝置、防堵料檢測裝置等對皮帶運行過程進行監控；通過電機堵轉過載、缺相、短路故障的保護等對電氣設備進行監控；利用工業電視監控系統對槽上料倉裝料、三通及四通翻板實際狀態、各料種源頭的放料情況等加以監控，從而實現對供料系統所有設備的遠程自動單控操作及對整個供料生產過程的監控。

2.2 二期供料系統自動控制，改進皮帶速度保護檢測裝置（由旋轉葉片改為編碼器），增加攝像監控畫面作為遠程監控的輔助手段，在各燒結、礦石、焦炭源頭皮帶增加除鐵器，清除所上物料中對皮帶造成威脅和生產帶來影響的爐條、鐵件、鋼板等，從而達到保護皮帶防止刮傷、避免溜槽堵塞、保障生產的目的。

2.3 三期供料系統自動控制，在料種源頭皮帶安裝電子稱，實現量化、精確供料；實現物料上料手動累加；完善除塵設施，在各轉運站增加微動力除塵器，增加輔助除塵風管，引進移動小車除塵皮帶等，并將開關信號接入PLC系統進行自動控制，與皮帶運行同步開停，減少粉塵，達到較好的效果。初步建設供料信息化管理系統，實現供料量、料倉倉位管理和控制等在線實時監控。

雖然經過無數次的程序、工藝、設備改造，投入了大量的人力、物力、財力，但是生產組織系統層面多，信息靠人為目測、估算，現場狀況不能及時掌握，管理手段相對落后，不能及時地為整個供料生產的平衡提供科學依據等，是整個供料生產組織科學管理的瓶頸。為此，煉鐵廠進一步完善供料自動控制系統，通過整合信息化資源，引進多項自動控制技術并進行集成應用。 

3 供料自動控制技術的集成應用

為了實現更精確地供料，研發了多項技術及程序進行，對供料過程的相關程序、畫面以及數據進行自動采集，同時結合自動化室OPC服務器實現遠程數據訪問能力，完善建立供料信息化網絡，整合信息化資源，在信息化平臺上實現供料量、料倉倉位等管理和控制，為整個供料生產的平衡有序管理提供科學依據。

3.1 皮帶一鍵啟動自動上料技術。定自動供料方案：以定料種、定路線、定倉為總體思路，實現小車自動找位、皮帶全自動開啟。設置高爐料種“皮帶全自動開皮帶面板”按鈕，確定要選擇線路的源頭, 確定該源頭要走的路徑，根據上料路徑，按“路徑提示”，選擇“全自動開皮帶面版”按鈕即可實現從源頭到礦槽自動上料。

3.2 格雷母線在供料礦槽移動卸料小車定位系統的應用。

格雷母線將電磁感應原理應用于位置檢測和數據通信領域。格雷母線通信定位裝置擁有非接觸工作方式、兼容性好、抗干擾能力強和適用于惡劣的工業環境等特點,減少了移動電纜的故障及提高系統的穩定性，準確定位小車的位置防止混料事故的發生。

3.2.1 格雷母線位置檢測基本原理。格雷母線位置檢測傳感器以相互靠近的扁平狀的格雷母線和天線箱之間的電磁耦合來進行通信，并在通信的同時檢測到天線箱在格雷母線長度方向上的位置。

3.2.2 格雷母線位置檢測有兩種工作方式：第一種：地上檢測方式，地址編碼發射器和天線箱安裝在移動站，通過天線箱發射地址信號，地址編碼接收器安裝在固定站上，在固定站完成地址檢測。第二種：車上檢測方式，地址編碼發射器安裝在固定站，通過格雷母線芯線發射地址信號，天線箱、地址編碼接收器安裝在移動站上，移動站直接檢測到地址。

3.2.3為了保證卸料小車的絕對安全和位置準確，選擇格雷母線通訊定位裝置的精密地址檢測方式，其檢測精度為5毫米。對于格雷母線通訊定位裝置的工作方式選擇地上檢測方式，即地址編碼發射器安裝在小車上，通過格雷母線接收地址信號，地址編碼接收器安裝在固定站上，在地面站完成地址檢測。為了實時傳輸卸料小車運動位置的精確參數，通過PLC準確地控制卸料小車運行到指定位置進行配卸。

3.3 礦槽移動卸料小車自動循倉技術。

主要功能：實現相臨2個或2個以上料倉、相同料種的移動小車自動循倉上料。設計思路：料種及路徑選擇料倉——循倉順序編號——料倉料位高度設定——循環按鈕啟動。（1）根據料倉裝料安排，設置可以自動循倉的可有2～5個料倉(2號爐焦炭倉除外)，順序編號為1～5。（2）由于各爐礦槽機頭倉移動小車無法移到，因此自動尋倉不涉及機頭燒結倉，機頭倉是通過小車中門的開啟來實現供料。（3）單倉無需設置循倉，當料倉不上料或機頭倉設置編號為“0”。（4）自動循倉按鈕啟用。

3.4 料倉物料自動累加技術。

主要功能：物料自動上料過程，根據皮帶稱累加數據對該倉上料重量進行自動累加，無需人為累加。設計思路：首先物料分類，上某高爐槽上人為選擇，通過槽上小車的位置確定物料裝料倉位，從而實現物料自動累加。設置了兩個功能板塊：一是數據統計識別功能。包括瞬時流量、正在累計報數、上次累計報數。二是選擇累計操作功能。包括手動累計、自動累計。

3.5 皮帶開機安全確認系統技術。

主要功能：實現崗位現場安全確認后進行自動控制開機操作，減少現場檢修、外來人員等不安全因素帶來的安全隱患。設計思路：崗位現場安全確認> 確認按鈕復位寫入控制程序> 信號反潰操作畫面> 允許開機。現場增加復位操作按鈕，接入自動化控制系統，程序加以控制即可實現。圖中，每條皮帶有綠色圓點顯示，即是表示此皮帶已經經過崗位工現場安全檢查確認后按復位反潰可以開機的信號；無綠色圓點顯示表示未復位或未啟用安全確認系統程序。

3.6 倉存物料量自動報表及預測使用時長技術。首先對進入高爐各料倉料種重量進行自動計算（重量=料倉容積*物料比重），再根據高爐每批用料量，預測出倉內物料量能夠供高爐使用時長，可直觀地看到料倉存料量、使用時長，不僅為高爐提供爐料使用的預警信息，也為整個供料生產的平衡提供科學依據。

3.7  翻板二次確認技術。適用于工藝設備相對交叉復雜，一條線供多種物料、多個高爐的三通或四通溜槽翻板操作時的確認，可有效減少或杜絕混料事故的發生。只有確認其走向后才能啟動后面的皮帶，確保翻板打的方向是準確。

3.8 各溜槽翻板動作歷史趨勢記錄。通過采集各溜槽翻板開關信號，制作出相應的Wincc歷史趨勢。歷史趨勢可有效監控各翻板操作的時間、運行記錄、運行情況，對崗位是否按規范操作進行監督、檢查。

3.9 超高料位聲光報警提示技術。適用于槽上料倉單倉單料種上料過程中，忘記移小車等人為因素，超過設定高度料位后自動聲光報警提示，有效減少或杜絕鋪料、堵料及混料事故的發生。

3.10焦化緩沖倉低料位與斗門聯鎖控制技術。考慮到緩沖倉長期處于低料位時，生產直撥料會直接砸到倉壁，導致倉壁被砸爛。因此將焦化緩沖倉低料位與斗門聯鎖控制，當料位低于2.5 m的設置值時（具體多少米，可根據料倉實際情況定），斗門自動關閉，以保護倉壁不被砸爛，同是減少因落差過大焦炭粉化率。設計思路焦化緩沖倉倉位小于一定值，倉位數值進行紅色邊框閃爍，提醒操作工。低料位信號參與斗門的開關控制，形成聯鎖自動控制。

3.11 電子點檢翻牌監控技術。主要針對現場皮帶設備點檢工作的監督而設置。設計思路：現場崗位點檢設備 > 確認復位鍵 > 確認信息反潰畫面顯示。現場增加點檢復位操作按鈕，接入皮帶自動控制系統，程序加以控制。紅色的牌表示已經翻牌，紫灰色的牌表示未翻牌。查詢每一條皮帶翻版的情況，可點擊“歷史趨勢”按鈕。

3.12 無紙化信息報表。對供料過程相關程序、畫面以及數據進行自動采集，同時結合自動化室OPC服務器實現遠程數據訪問能力，完善建立供料信息化網絡，整合信息化資源，在信息化平臺上實現無紙化管理和控制，為整個供料生產的平衡提供科學依據。如日報表、料倉槽存表、焦化廠及燒結廠緩沖倉槽存表、供料量情況表、過稱統計表、供料平衡表、槽存噸位報表等。

4 結 語

供料系統自動控制操作經歷了10多年時間，經過無數次的自動控制程序、工藝、設備改造，投入了大量的人力、物力、財力，使供料自動化得以逐步實現。從最初的45條皮帶、100萬噸鐵/年的供料要投入約300人，到現在的100多條皮帶、1100萬噸鐵/年的供料只投入約200人，實現真正意義上的減員增效；滿足了1100萬噸鐵規模需供約2500萬噸物料的供料系統的需要；減少人工勞動強度和提高工作效率；提高供料的準確度、穩定性、安全可靠性；為高爐的穩定用料和爐況順行提供了有力保障。隨著要求的不斷提高，供料全自動化控制是大勢所趨，我們將會持續改進，下一步將研發斗門開度和皮帶稱流量自動聯鎖調節控制技術、物料自動識別上料技術、根據各倉位料位平均值與斗門開關連鎖等。