摘 要：介紹了三菱FX2N ——128MR可編程序控制器在信鋼煉鋼廠鋼1#、鋼2#石灰豎爐自動控制中的應(yīng)用。根據(jù)石灰豎爐生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)特點將自動控制劃分為供料、上料及排灰等幾大部分，詳細介紹了這幾部分的工藝控制過程及程序設(shè)計思路。生產(chǎn)實踐表明，達到了設(shè)計要求，收到了預期效果，為今后的設(shè)計提供了思路和方法。
關(guān)鍵詞：可編程序控制器自動控制 梯形圖 產(chǎn)品質(zhì)量

引言

煉鋼和燒結(jié)希望生石灰的質(zhì)量及CaO含量越高越好。石灰豎爐生產(chǎn)過程同高爐煉鐵一樣上料準確、布料均勻，焦炭、石灰石配比合理，是燒出好石灰的關(guān)鍵所在，同時要求配合合理的排灰時間。完全靠人工上料、配料、布料及排灰的方式遠遠不能滿足以上要求，嚴重制約著生石灰產(chǎn)品質(zhì)量的提高。針對這一情況對鋼1#、鋼2#石灰豎爐進行徹底改造，引入三菱FX2N——128MR可編程序控制器，同時將風機電機及上料電機都采用變頻器控制，使風量大小可根據(jù)爐溫料位高低，料密度大小任意調(diào)節(jié)，改變了原來風量大小靠調(diào)節(jié)管道閥門因控制不精確而出現(xiàn)過燒或欠燒的情況，達到了科學控制的目的。

圖1 石灰豎爐工藝流程圖

1 控制系統(tǒng)設(shè)計

本控制系統(tǒng)采用的三菱FX2N——128MR可編程序控制器具有0—77點輸入和0—77點輸出，采用FX—20P型便攜式簡易編程器，HPP本體內(nèi)附8K步程序存儲器（FX-EEPROM—8），用超級電容器作斷電后備，具有性能可靠、程序編寫調(diào)試方便、快捷等特點。本控制系統(tǒng)程序先用梯形圖設(shè)計，然后用編程器轉(zhuǎn)換成程序語句，輸入可編程序控制器中調(diào)試好后即完成全部工作。

在系統(tǒng)設(shè)計過程中，根據(jù)石灰豎爐生產(chǎn)工藝流程（圖1）和上料要求，將自動控制部分劃分為:1#、2#供料；1#、2#上料；1#、2#卸灰及公共卸灰等7部分，各部分互聯(lián)為一體。

1.1 鋼1#爐供料PLC系統(tǒng)設(shè)計

鋼1#爐供料PLC梯形圖如圖2所示。圖中，X21為料車到底（主令）發(fā)料信號，X22為1#皮帶開車信號（1KM 常開輔助觸點），X23為2#皮帶開車信號（1KM 常開輔助觸點），T4為給焦時間（調(diào)節(jié)給焦量），T5為給石時間（調(diào)節(jié)給石量），T6設(shè)定時間為T1+T2+T4或T5（取大值）+15 s（皮帶輸送完料時間），T7為延時振石以便和焦炭同步下到料車里時間。

圖2 鋼1#爐供料PLC梯形圖

鋼1#爐供料PLC部分自動過程如下：
料車到底（X21），延時3s （T1）開1#皮帶（Y0），再延時3s （T2）開2#皮帶（Y1），再延時3s （T3）振焦炭（Y2），振焦后延時5s （T7）振石（Y3）。
1.2 鋼1#爐上料PLC系統(tǒng)設(shè)計
鋼1#爐上料PLC梯形圖如圖3所示，圖中，T21為料車下降超時保護，T22為料車上升超時保護，T24為料車上升行程到四分之三處所用時間，T25為插板閥開啟過程時間，X1為插板閥開到位信號，X20為車到頂信號（離開消失），X21為車到底信號（離開消失），X22為1#皮帶開信號，X31為開插板信號（來自卷揚主令）。
鋼1#爐上料PLC部分自動過程如下：
卸灰部分上段閥關(guān)到位后（T34），料車開始上升（Y22），延時65s（T22）（或料車上升到第一減速（X31）時），開爐頂插板閥（Y23），準備下料。料車到頂（X20）延時3s（T20）料車自動下降（Y21），料車下降爐頂插板閥關(guān)回（Y23）。另外，為了避免爐頂卡料，如果插板閥5s（T25）后仍未開到位（X1），則自動停卷揚（Y22），防止爐頂溢料。

圖3 鋼1#爐上料PLC梯形圖

1.3 鋼1#爐卸灰PLC系統(tǒng)設(shè)計

鋼1#爐卸灰系統(tǒng)PLC梯形圖如圖4所示，圖中，T30為卸灰周期，T33為圓盤機工作時間（調(diào)節(jié)每次出灰量），T34為上段閥打開時間（值為T33+5s），T35為共用卸灰部分的出灰皮帶開后延時開下段閥時間，T36為定時關(guān)下段閥時間，X3為上段閥開到位信號，X5為下段閥開到位信號，X7為卸灰段自動位信號，X25為出灰皮帶開信號。

圖4 鋼1#爐卸灰系統(tǒng)PLC梯形圖

鋼1#爐卸灰系統(tǒng)PLC部分自動過程如下：

打自動（X7）后，即進入卸灰周期（T30），卸灰周期（T30）到后，先開上段閥（Y31），延時2s （T32）開圓盤卸灰機（Y32），延時10s （T33）后停圓盤（Y32），再延時5s （T34-T33）后關(guān)閉上段閥（Y31）（此時料車開始自動上升），上段閥關(guān)后，共用卸灰部分先開傾角皮帶，然后開出灰皮帶（X25），出灰皮帶開后延時2s （T35）開下段閥（Y33），下段閥開后延時15s （T36）關(guān)閉（Y33）。

1.4 鋼1#爐、鋼2#爐共用卸灰部分PLC系統(tǒng)設(shè)計

鋼1#爐、鋼2#爐共用卸灰部分PLC梯形圖如圖5所示，圖中，T71為防止1#爐2#爐上段閥關(guān)閉時抖動時間，T72為傾角皮帶開后延時開出灰皮帶時間，T73為1#爐2#爐下段閥都關(guān)閉后停傾角皮帶時間，X4為1#爐上段閥關(guān)到位，X6為1#爐下段閥關(guān)到位，X44為2#爐上段閥關(guān)到位，X46為2#爐下段閥關(guān)到位，X26為傾角皮帶開車信號。

圖5 鋼1#爐、鋼2#爐共用卸灰部分PLC梯形圖

鋼1#爐、鋼2#爐共用卸灰部分PLC自動過程如下：

1#爐上段閥關(guān)到位（X4）或2#爐上段閥關(guān)到位（X44），延時2s （T71）開傾角皮帶（Y72），傾角皮帶開后，延時3s （T72）開出灰皮帶（Y71）；當1#爐下段閥關(guān)到位（X6）且2#爐下段閥關(guān)到位（X46）后，停出灰皮帶（Y71），然后停傾角皮帶（Y72）。

1.5 鋼2#爐供料PLC系統(tǒng)設(shè)計

鋼2#爐供料PLC梯形圖如圖6所示，圖中，X51為料車到底（主令）發(fā)料信號，X52為1#皮帶開車信號（1KM 常開輔助觸點），X53為2#皮帶開車信號（1KM 常開輔助觸點），T44為給焦時間（調(diào)節(jié)給焦量），T45為給石時間（調(diào)節(jié)給石量），T47為延時振石以便和焦炭同步下到料車里時間，T46設(shè)定時間為T41+T42+T44或T45（取大值）+15s （皮帶輸送完料時間）。

圖6 鋼2#爐供料PLC梯形圖

鋼2#爐供料PLC部分自動過程如下：

料車到底（X51），延時3s （T41）開1#皮帶（Y41），再延時3s （T42）開2#皮帶（Y42），再延時3s （T43）振焦炭（Y43），振焦后延時5s （T47）振石（Y44）。

1.6 鋼2#爐上料PLC系統(tǒng)設(shè)計

鋼2#爐供料PLC梯形圖如圖7所示，圖中，T51為料車下降超時保護時間，T52為料車上升超時保護時間，T54為料車上升行程到四分之三處所用時間，T55為插板閥開啟過程時間，X41為插板閥開到位信號，X50為車到頂信號（離開消失），X51為車到底信號（離開消失），X52為1#皮帶開信號，X61為開插板信號（來自卷揚主令）。

圖7 鋼2#爐供料PLC梯形圖

鋼2#爐上料PLC部分自動過程如下：

卸灰部分上段閥關(guān)到位后（T64），料車開始上升（Y52），延時65s（T52）（或料車上升到第一減速（X61）時），開爐頂插板閥（Y53），準備下料。料車到頂（X50）延時3s（T50）自動下降（Y51），料車下降爐頂插板閥關(guān)回（Y53）。另外，本部分為了避免爐頂卡料，如果插板閥5s（T55）后仍未開到位（X41），則自動停卷揚（Y52），防止爐頂溢料。

1.7 鋼2#爐卸灰PLC系統(tǒng)設(shè)計

鋼2#爐卸灰系統(tǒng)PLC梯形圖如圖8所示，圖中，T60為卸灰周期，T63為圓盤機工作時間（調(diào)節(jié)每次出灰量），T64為上段閥打開時間（值為T33+5s），T65為共用卸灰部分的出灰皮帶開后延時開下段閥時間，T66為定時關(guān)下段閥時間，X43為上段閥開到位信號，X45為下段閥開到位信號，X47為卸灰段自動位信號，X25為出灰皮帶開信號。

圖8 鋼2#爐卸灰系統(tǒng)PLC梯形圖

鋼2#爐卸灰系統(tǒng)PLC部分自動過程如下：

打自動（X47）后，即進入卸灰周期（T60），卸灰周期（T60）到后，先開上段閥（Y61），延時2s （T62）開圓盤卸灰機（Y62），延時10s （T63）后停圓盤（Y62），再延時5s （T64-T63）后關(guān)閉上段閥（Y61）（此時料車開始自動上升），上段閥關(guān)后，共用卸灰部分先開傾角皮帶，然后開出灰皮帶（X25），出灰皮帶開后延時2s （T65）開下段閥（Y63），下段閥開后延時15s （T66）關(guān)閉（Y63）。

以上各部分相互聯(lián)系，使整個控制過程有序進行，環(huán)環(huán)相扣，形成一個完整的工藝控制流程。

2 結(jié)束語

通過以上改進后，石灰豎爐單爐生產(chǎn)周期明顯縮短，由于上料準確、布料均勻，焦炭、石灰石配比合理，使爐內(nèi)風量均勻，透氣性好，生石灰產(chǎn)量尤其是質(zhì)量得以顯著提高，單爐日產(chǎn)由原不足50噸提高到近100噸，CaO含量由50%提高到80-85%，其它各項指標均得以提高。由于配料合理、布料均勻、風量自由調(diào)節(jié)等，使爐內(nèi)過燒（結(jié)瘤）和生燒現(xiàn)象得以根本消除，產(chǎn)量和質(zhì)量都完全滿足煉鋼和燒結(jié)生產(chǎn)方面要求，為今后生產(chǎn)發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)，同時自動控制的應(yīng)用減少了人工誤操作，使設(shè)備故障率下降，大大降低了設(shè)備材料消耗，減少了成本，達到了增產(chǎn)增效增收三重目的。

參考文獻
1 田瑞庭主編.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù).機械工業(yè)出版社,1994.
2 張鳳珊主編.電氣控制及可編程序控制器.中國輕工業(yè)出版社,1999.
3 余雷聲,方宗達編著.電氣控制與PLC應(yīng)用.機械工業(yè)出版社,1996.
4 王衛(wèi)兵等編.可編程序控制器原理及應(yīng)用.機械工業(yè)出版社,1997.
5 耿文學主編.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)手冊.科學技術(shù)文獻出版社,1996.