邯钢老区3200m3高炉槽下上料系统设计实施

摘要：本文详细介绍了邯钢老区3200m3高炉槽下上料系统的工艺流程，控制系统功能描述，艾默生DCS控制系统OVATION-XP的硬件组成和软件组态特点。

关键词：上料工艺 Ovation Fast Ethernet自动控制

1 槽下供料系统工艺流程简介

1.1工艺流程

槽下供料系统由矿槽、焦槽、给料机、振动筛、称量斗、皮带运输机等组成。焦炭贮存运输系统和矿石贮存运输系统分别单独设置，构成两个独立、并列的系统。

1.1.1焦炭贮存运输系统

焦槽卸下的焦炭采用分散筛分称量和集中称量。共设有6个焦槽。焦炭经手动闸门卸到振动筛进行筛分，合格焦炭(≥25mm)落入焦炭称量斗称量后按程序卸到供焦皮带机后运至集中称量斗进行称量，而后按程序打开集中称量斗闸门将焦炭卸到上料胶带机转运至高炉炉顶。合格的焦丁(1025mm) 由焦丁皮带机转运至焦丁仓，并根据需要装入称量斗称量，再卸到供矿皮带机上，按装料程序与矿石混合后运至高炉炉顶。

1.1.2矿石贮存运输系统

矿槽卸下的矿石采也用分散筛分称量+集中称量的工艺流程。共设有16个矿槽，由程序控制放料顺序。矿石经手动闸门和振动给料机卸到矿石振动筛上进行筛分，筛除

2 控制系统功能描述

2.1 控制方式

槽下供料系统的方式分为：集中自动、集中手动和机旁控制，机旁信号均采集到DCS系统。

2.1.1 自动控制

由本级系统按照预先设定的配料和装料程序自动地将炉料配好，在矿石称量斗和焦炭称量斗内进行分散称量然后转运至各自的集中斗内进行集中称量，并根据炉顶指令将一定重量的炉料通过上料主皮带送到炉顶。整个给料、称量、输送装料以及误差补偿过程全自动。

2.1.2手动集中控制

各设备在操作站键盘上进行手动集中操作，设备间有联锁要求，主要用于故障状态下上料操作，系统不进行自动给料、输送装料和补正。但手动操作下的给料值和放料值计自动记录到统计表。

2.1.3机旁控制

各设备在机旁操作箱无联锁操作，主要用于机械设备安装和检修。

2.2 数字量控制

2.2.1矿石供料过程

当按配料程序需供矿石和辅料（包括焦丁）组成的矿批时：

（1）启动供矿皮带机和所有返矿皮带机；

（2）在任一矿石集中称量斗料空或者处于放料过程中的矿石集中斗实际料重低于某一设定值时，开启相应矿石分散称量斗下部闸门，按照程序设定顺序依次逐个打开，向供矿皮带上供料（供矿皮带上不堆料、不断料）；

（3）称量斗被放空后，即关上其闸门；

（4）每一矿石称量斗放空且关好闸门后，延时开启相应矿石称量斗上方振动筛、给料机对各称量斗按预先设定的料制（A、B、A+B）和目标重量给料；当某一料种实际值达到停机值时，其对应给料设备停止工作，等待下一次给料。在A+B料制中，总是先给A侧料，完成后再给B侧料；

（5）供矿皮带上的矿石落入皮带头部的矿石集中称量斗进行集中称量；

（6）炉顶发出要料信号且程序判断应该放矿时打开矿石集中称量斗闸门，将称量好的矿石卸到上料主皮带上运送到高炉炉顶。

2.2.2焦炭供料过程

当按配料程序需供焦批时：

（1）启动供焦皮带机和所有返焦皮带机；

（2）焦炭集中称量斗料空或处于放料过程中的焦炭集中称量斗实际料重低于某一设定值时，开启相应焦炭分散称量斗下部电液闸门－按照空间顺序依次逐个打开向供焦皮带上卸料（供焦皮带上不堆料、不断料）

（3）称量斗被放空后，即关上其闸门；

（4）每一焦炭称量斗放空并关好闸门后，延时开启相应焦炭称量斗上振动筛及电振给料器对焦炭称量斗按目标重量给料。当实际值达到停机值时，给料设备停止工作，等待下一次给料；

（5）供焦皮带上的焦炭落入皮带头部的焦炭集中称量斗进行集中称量；

（6）炉顶发出要料信号且程序判断应该放焦时打开焦炭集中称量斗闸门，将称量好的焦炭卸到上料主皮带上运送到高炉炉顶；

2.2.3上料主皮带

上料主皮带连续运转，由四台高压电机驱动，平时三台电机工作，一台备用。主皮带上设置A、B、C三个检测点。A点为料头与料尾间距监测点，当一批料料尾到达A点时才允许下一批料往主皮带卸料；B点为炉顶设备动作指令点，即当料到达B点发出有关炉顶设备动作的指令，通知炉顶作好受料的准备；C点检测炉顶设备动作是否完成，即料到达C点时有关炉顶设备的动作必须完成，否则主皮带自动停车，以避免错误装料事故的发生。

2.3 过程量控制

2.3.1 矿石、焦炭称量补正计算

（1）设定值的累计补偿

其中：Wn－矿石或焦炭称量的实际设定值

An－矿石或焦炭称量的累计补偿量

aj －矿石或焦炭称量第j批补偿量

Wjf－第j批矿石或焦炭称量的满值

Wje－第j批矿石或焦炭称量的空值

SPj－第j批矿石或焦炭称量料单上的设定值

（2） 误差值的获取原则

对于矿石称量系统，存在单装A，单装B，A+B混装三种模式，因此实际放料值和补偿值必须对每个矿槽分别计算。其中实际放料值的获取应遵循以下原则：记A侧矿石的筛下值为S，对应称量斗当批实际放料值为W，

对于A侧烧结而言：

1 如果采用A模式，则所有排出值W皆为烧结实际放料值；

2 如果采用B模式，则烧结实际放料值为0；

3 在A+B模式下，若W>=S，则烧结实际放料值为S；

4 在A+B模式下，若W

对于B侧块杂而言：

1 如果采用A模式，则块杂实际放料值为0；

2 如果采用B模式，则所有排出值W皆为块杂实际放料值；

3 在A+B模式下，若W>=S，则块杂实际放料值为W-S；

4 在A+B模式下，若W

3 控制系统的配置

3.1网络组态

Ovation网络结构采用的是一种二层网络组态方式，即为Root根级、Fanout级两层，两级均由Fast Ethernet组成，且CPU成对配置，相应各个网络设备也采用冗余配置，而且是热冗余，一旦当前设备故障，立即切换到热备。配置如图1：

3.2软件设计

3.2.1计算机操作系统

该控制系统使用1台服务器，1台历史站，2台操作站，操作站操作系统使用WindowsXP-sp2。服务器和历史站操作系统用Windows2003。服务器数据库为Oracle，服务器管理操作员权限，需要安装域管理器，Windows 2003 Server具有域管理功能，这也是服务器使用Windows 2003 Server的原因。

3.2.2 编程软件和绘图监控软件

编程软件和绘图监控软件为Ovation Developer Studio下的AUTOCAD 2004和GBNT, 画面编辑及程序修改需要在服务器/工程师站完成，画面编辑完成后只需Download到相关操作员站即可，不必每台操作员站都修改画面，这也是Ovation系统的方便之处。监控画面运行在Windows-XP操作系统操作站下，操作简便。

3.2.3 软件创新

（1）引入现场总线技术，降低了项目成本

为了适应槽下控制系统距离控制器较远、现场设备较为分散的状况，引入菲尼克斯现场总线技术，节省了大量的信号线缆，降低了项目成本，

（2）重设任务区时间，解决设备动作迟缓问题

引入菲尼克斯现场总线技术，却造成了一些重要阀门动作迟缓，通过重设OCR400任务区的扫描时间，解决了因不同厂家设备通讯时间不匹配而导致的上述问题。

（3）混装条件下的自动称量补偿校正

由于烧结矿和杂矿共用称量斗，我们通过采取矿石称量补正计算等一系列措施，首次实现了邯钢高炉史上的混装条件下的自动称量补偿校正功能。

4 结论

该项目投运一年多来，控制系统运行稳定、可靠、故障率低, ,取得了可观的经济效益，受到了邯钢新区炼铁部的一致好评。