球团造球系统自动灌仓控制

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[摘 要]由于钢铁工业生产的不断发展，对自动化的控制水平和规模均提出了越来越高的要求，从而加速了自动化技术的发展和进步， 采用新的自动化技术装备，能够获得更加显著的技术、经济和社会效益。京唐球团厂主要采用AB冗余的控制系统，先进的计算机控制软件技术，成功的实现了球团矿的自动化生产和设备维护的功能，处于国内行业中领先地位。通过利用自动控制技术、人工智能技术球团厂造球系统的自动灌料极大的降低了劳动强度，更有效的防止资源能源的跑冒漏现象发生。

[关键词]球团造球系统、自动化灌料、HMI

中图分类号：TF325 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）42-0086-01

1 系统工艺概述

京唐球团厂造球室设有8个料仓，用于存放来自配混的原料；8台定量给料机，作为造球盘的给料设备；8台圆盘造球机，将粉末状的矿摇成球状；8台生球小皮带，用来传送生球；8台生球小辊筛，将生球粗略的分级；7台犁式卸料器，用于料仓的灌料；及其他相关的皮带设备。通过犁式卸料器，将配好的料灌入到对应的料仓之中，经定量给料机向圆盘造球机加入混合料，圆盘顺时针方向转动，向料区加入的混合矿料，在圆盘底面产生的摩擦理作用下，被圆盘带着一起做顺时针转动，由于圆盘的倾斜安装，当矿料被带至一定高度时，即当其本身的重力分量大于摩擦力分量时，矿粒将向下滚落。实际上，向圆盘所加的物料常是润湿不足的混合矿料，此时还需补加水分，当水滴加在料上，由于水的凝聚力的作用，使散料很快形成母球，不同大小的母球随圆盘作上向、下向滚动运动，不断滚粘散料而长大，不断搓压而密实，最后由排球口排出。 由生球皮带运送到小辊筛，最后送往焙烧机焙烧。

2 自动化

2.1 自动化硬件组成及软件应用

球团厂造球自动化系统采用罗克韦尔公司的控制系统。PLC主站采用的是美国AB公司最先进的Controllogix控制平台，使用冗余控制方式。自动化系统的上位机软件使用罗克韦尔公司的FactoryTalk View Site Edition软件，配置采用服务器/客户机模式。工程师站使用RSlogix5000和RSNetworx软件实现对下位PLC控制器程序编写及网络的组态。

2.2 工业以太网的网络构建

球团厂工业自动化以太网采用的是典型的三层体系结构，其设备层、控制层、信息层分别为DeviceNet、ControlNet、EtherNet/IP，不同层的现场总线之间通过网关、扫描器等通信设备连接。现场设备网络主要用于采集、输出MCC柜的控制回路信号；控制层网络使用同轴线缆作为通信介质完成PLC及远程站的控制，并且采用冗余配置，以确保当一个网络节点出现问题时整个网络仍可以正常使用；信息层网络主要通过交换机将主站PLC、服务器、工程师站及客户端连接，实现与控制层网络的设备通信。这种从底层到高层全部开放的、扁平的网络体系结构使控制器能够高度分散，网络、设备诊断和纠错能力极为强大，接线、安装、系统调试时间大大减少，可实现数据共享以及主从和对等的通信结构，是当前一种优异的工业以太网结构。

3 自动灌仓的原理及应用实现

3.1 自动灌仓原理

球团厂造球系统的自动灌仓控制采用两种方式：

①按照仓储料位比较称重灌仓：

根据实际生产的需要，每个料仓的料重都有称重数量显示，控制系统的PLC对这些数据采集并比较，料重最低值优先灌仓，灌仓过程中当达到料仓满仓重的30%、45%、60%、80%各个阶段时再与其他应用仓比较，若有比本仓料位低的，则换仓灌料。

②按照仓储料位比较时间灌仓：

根据实际生产的需要，每个料仓的料重都有称重数量显示，控制系统的PLC对这些数据采集并比较，料重最低值优先灌仓，此时的灌仓过程是通过时间来界定的，即从开始灌仓开始计时，累加到规定时间（如1.8分钟）结束灌料，同时比较料位，换仓灌料。

3.2 功能实现

3.2.1 实现称重灌仓功能

选择对应的犁式卸料器，并且处于自动状态下，确保每台料仓的称重称数显是真实正确的值，下游设备的正常运行。当选择所需的灌仓后，PLC根据采集上来的称重数来比较分析数据得出最小值，然后去启动对应仓上的犁式卸料器，将其放下灌料，当灌料仓的料加到总仓重的30%时，程序再一次对料重进行比较，得出最小值，若有比此时料仓的料位低的则换下一个低料位仓进行灌料，若此时没有比该料仓低的，则继续灌此仓直到45%、60%、80%，每到一个阶段都去比较取最低值。

各个过程中对界定的划分主要是保护设备，避免犁式卸料器频繁的抬起落下，也能起到对仓的养料作用。

3.2.2 实现时间灌仓功能

选择对应的犁式卸料器，并且处于自动状态下，确保每台料仓的称重称数显是真实正确的值，下游设备的正常运行。当选择所需的灌仓，设定好每次灌仓的时间后，PLC根据采集上来的称重数来比较分析数据得出最小值，然后去启动对应仓上的犁式卸料器，将其放下灌料，从开始灌料计时，当灌料时间达到操作人设定时间值时，PLC对料位进行比较寻找料位的最低值，换仓灌料，此方法是以时间为界定，操作人员只需开始设定一次，以后的加料都是由PLC进行寻找最小值并去启动犁式卸料器。

以时间为界定的方法不但可以避免犁式卸料器的频繁起落，也能更好的人为去干预，灌仓的时间随时都可以由操作人员去更改，这种方法可以使每个仓的料位基本持平，不会出现有的料位的大幅度波动。

功能实现操作画面如图1：

4 结束语

京唐球团厂以先进的工业自动化网络和完善的控制系统，自动灌料自投产以来稳定运行，为造球系统的正常生产夯实基础，并且降低了操作人员的工作强度，增强设备的维护力度。

参考文献

[1] 杨卫华.工业控制网络技术.机械工业出版社，2008.

[2] 薛迎成.可编程序控制器原理及应用技巧.机械工业出版社，2010.