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為實現(xiàn)某集團2007年產(chǎn)鐵780萬t、產(chǎn)鋼700萬t的生產(chǎn)目標，于2005年開始新建綜合料場，新建綜合料場分3個階段進行施工，到2007年底基本建成。新建綜合料場生產(chǎn)工藝、機械設(shè)備、電氣及控制系統(tǒng)均較為先進，在很大程度上滿足了原有4*高爐,新建四燒車間2臺265n?燒結(jié)機、6#高爐的用料需求。
1工藝概述
新建某股份有限公司煉鐵廠綜合料場占地六平方公里之多，共有設(shè)備300多個，控制流程復(fù)雜,是我國最大的煉鐵綜合料場之一。各種物料經(jīng)輸入1、輸入2、輸入3、精礦倉，由皮帶輸送系統(tǒng)、5臺堆取料機堆料設(shè)備、一臺混勻堆料機送入各物料條進行儲備，儲備物料經(jīng)過2臺混勻取料機、5臺堆取料機取料設(shè)備輸送到輸出1、輸出2,再經(jīng)輸岀系統(tǒng)給四燒車間2臺265平方米燒結(jié)機的供料系統(tǒng)以及6,高爐的噴吹站供料，其中：輸入1包括一套翻車機系統(tǒng)；自產(chǎn)精礦、區(qū)外精礦、澳礦、云石、石灰石經(jīng)混勻配料系統(tǒng)，混勻配料按配比輸出各物料并送入H或G料條；煤粉經(jīng)過料線選擇經(jīng)儲料堆或輸入、輸出系統(tǒng)輸送到配煤系統(tǒng)，配煤系統(tǒng)對煙煤、無煙煤按比例配送。另外,6#高爐篩下返礦經(jīng)返礦輸送系統(tǒng)運送到料場料堆中。綜合料場配有CC1、CC3、CC4、CC6除塵系統(tǒng)，噴水系統(tǒng)等配套系統(tǒng)，有效降低生產(chǎn)設(shè)備故障率并最大限度減少對外部環(huán)境的污染。
2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2.1工具軟件概述
新建綜合料場電控系統(tǒng)采用國產(chǎn)GCS-1型PLC控制系統(tǒng)，該PLC系統(tǒng)適合大、中、小自動控制方案，其組態(tài)軟件為SOFTPLC系統(tǒng)組態(tài)軟件，人機界面系統(tǒng)為SVIEW實時監(jiān)控軟件。SOFTPLC系統(tǒng)組態(tài)軟件包括：TDNG、MBE。實時監(jiān)控軟件SVIEW是GCS-1型PLC控制系統(tǒng)的上位機監(jiān)控軟件,通過鼠標和操作員鍵盤的配合使用，可以方便地完成各種監(jiān)控操作。
2.2網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成
控制站采用ARCNET網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同一站點可連遠程機架，站內(nèi)機架用RG-62A/U同軸電纜相連，電纜終端電阻93Q,對現(xiàn)場級設(shè)備，執(zhí)行器、傳動系統(tǒng)、二次儀表等進行數(shù)據(jù)采集、完成邏輯運算和自動控制功能，控制站同控制站之間通過光纖環(huán)網(wǎng)自適應(yīng)交換機進行相連;操作站與操作站之間通過TCP/IP協(xié)議⑴的以太網(wǎng)相連，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)交換、報警輸出、趨勢記錄、報表打印等部分過程級控制功能；操作站與控制站之間的通訊交換機，遵循TCP/IP協(xié)議,同控制站之間的光纖環(huán)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換。控制站通過以太網(wǎng)通訊模塊同光纖環(huán)網(wǎng)相互交換數(shù)據(jù)。主干網(wǎng)包括3個相關(guān)聯(lián)的其拓撲結(jié)構(gòu)為環(huán)形的網(wǎng)絡(luò)，一個獨立除塵系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)為光纖總線型。為保證通信順暢、抗電干擾，遠距離傳輸信號,主干網(wǎng)傳輸介質(zhì)均為光纖。綜合料場除塵系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲見圖1,綜合料場系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲見圖2.
其中，環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)、總線形拓撲結(jié)構(gòu)存在以下不足:診斷故障困難、對站點要求高⑵。

2.3硬件配置
硬件采用浙大中控SUPCONGCS-1PLC控制系統(tǒng)?？刂破魇且郧度胧舰荂PU為核心的實時控制器，符合IEC61131-3標準，以該控制器為核心可以構(gòu)建成開放式的PLC控制系統(tǒng)。CPU帶負載能力，本地站為32個I/O模塊,遠程站取決于ARCNET的傳輸帶寬，每個站最大負載為128個模擬量或1024個開關(guān)量，系統(tǒng)總的容量不能超過3000個信號點。選用同步控制模塊、冗余備份模塊實現(xiàn)CPU熱備份;通過以太網(wǎng)通(2)#站、卸料站、精礦站,兩個遠程站:篩分站、篩分除塵。控制站中的電源均配置UPS。
3控制功能
3.1料線無擾動切換功能
綜合料場從物料輸入系統(tǒng)到輸出系統(tǒng),再跨到配煤、燒結(jié)系統(tǒng)，皮帶系統(tǒng)料線眾多，料線交叉，同時物料種類多樣。根據(jù)生產(chǎn)的需要，各個系統(tǒng)在操作站均配置了料線選擇區(qū)，各區(qū)域料線相銜接，能實現(xiàn)順料線啟動相關(guān)設(shè)備，逆料線停止皮帶系統(tǒng),所選料線可清晰地在操作站顯示，不選料線隱藏在畫面中，在幾個料線同時運轉(zhuǎn)的時候，停料線可以在不載料的過程中掐料線尾，加料線、倒系統(tǒng),通過設(shè)在操作站上倒系統(tǒng)軟按鈕進行，完成料線不停車的切換，待料線完全啟動完后，倒系統(tǒng)軟按鈕自動復(fù)位,交叉系統(tǒng)可以在不停車的情況下，無擾動的并入所選的料線中，避免了設(shè)備的大啟、大停，縮短了啟停設(shè)備時間,提高了運料的效率。
3.2混勻自動控制
3.2.1混勻配料概述
綜合料場混勻配料間為四燒車間進行預(yù)配料，配料間頂部有布料車，給料槽輸料，配料槽共計有12個，配料的料種有九類，包括：自產(chǎn)精礦、區(qū)外精礦、澳粉、巴潤礦、白云石、灰石、返礦、除塵灰，在通常的情況下，精礦、澳粉、巴潤礦、白云石、灰石參加配料。配料根據(jù)料種、料量，由配料秤給定，給定的物料通過皮帶機輸送到堆料機，堆料機把混合料送入堆料機兩側(cè)的料條，進行備料。
3.2.2混勻配料實現(xiàn)方法
混勻配料間有12套給料設(shè)備，其中：10套圓盤、皮帶給料機,2套螺旋給料機，給料機電氣設(shè)備包括:計算機操作站、PLC、積算器、配料秤、變頻器以及相關(guān)的配套電氣裝置。每套給料機獨立構(gòu)成給料量調(diào)節(jié)回路。給料量調(diào)節(jié)回路原理見圖3。

由圖所示，給料量調(diào)節(jié)由以計算機控制系統(tǒng)和積算器為核心的調(diào)節(jié)回路完成，給料量可以單獨設(shè)定，也可由配料總量與配料比共同計算給定，計算給定優(yōu)先級大于直接設(shè)定，給料量經(jīng)過計算機PLC相應(yīng)的輸出卡件轉(zhuǎn)化為標準4~20mA信號，信號直接給積算器且處理后輸出。物料的實時檢測量經(jīng)過配料秤送入積算器,經(jīng)給料PID調(diào)節(jié)，達到目的要求。給料量SP與給料量PV實時偏差比較，偏差大且超過設(shè)定的時間，進行報警，嚴重的情況設(shè)備要停止運行。通過以上過程控制，基本保證預(yù)配料配比的精度，有效杜絕了料槽的篷堵,穩(wěn)定了料堆的成分。
3.3配煤自動控制
配煤間有6套給料設(shè)備，每套設(shè)備獨立構(gòu)成給料量調(diào)節(jié)回路，給料調(diào)節(jié)原理見圖3。綜合料場配煤系統(tǒng)是高爐噴吹站的進料關(guān)口，配煤的精確性直接影響噴煤的質(zhì)量和安全,特別是配入煙煤以后，要求配煤的精度更高。為了滿足工藝上的要求，相應(yīng)自動化設(shè)備調(diào)整了控制精度：在配煤系統(tǒng)的程序上加入配煤的給定量與流量的偏差報警、偏差停車，煙煤的配比誤差控制在5%以內(nèi)，若有任意給料設(shè)備偏差超過精度范圍,那么配煤設(shè)備將同停，在主控室操作站設(shè)聲光報警，在現(xiàn)場崗位安裝聲音報警設(shè)備，在操作站上繪制實時配煤流量趨勢。配煤系統(tǒng)自動化設(shè)備的調(diào)整，使得配煤精度進一步提高，把煙煤和無煙煤嚴格控制在配比精度范圍以內(nèi)，煙煤、無煙煤混用安全可靠；檢測、監(jiān)視設(shè)備的運行狀況更加便利、及時，便于崗位發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，及時處理設(shè)備隱患；管理人員可通過畫面了解配煤情況，根據(jù)配煤趨勢指導(dǎo)煙煤和無煙煤配比量。
3.4堆取料機控制
根據(jù)工藝布局、流程的要求，堆取料機要與皮帶系統(tǒng)進行聯(lián)鎖，把堆取料機運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)傳入GCS-1系統(tǒng)，同時把皮帶系統(tǒng)啟停、故障、命令等信號通過GCS-1系統(tǒng)的SOFTPLC傳送到各臺堆取料機的PLC中處理。常規(guī)、傳統(tǒng)的做法是把雙方要傳輸?shù)男盘栍糜簿€在不同的系統(tǒng)間通過各自的I/O模件進行傳送。綜合料場皮帶機頭尾輪間距大，堆取料機常進行移動作業(yè)，如果采用常規(guī)、傳統(tǒng)的做法，常出現(xiàn)的問題:線纜不宜鋪設(shè)，經(jīng)常被拉斷，維護量大，消耗大量的人力、物力。綜合料場突破了傳統(tǒng)，采用GCS-1系統(tǒng)SOFTPLC與SIMATIC通訊及SIMATIC無線通訊技術(shù)。
3.5電氣設(shè)備聯(lián)鎖控制
綜合料場從整體上分為輸入系統(tǒng)、堆取料機系統(tǒng)、輸出系統(tǒng)及兩個比較獨立的系統(tǒng)：翻車機系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)。系統(tǒng)由14個控制站進一步細分為14個小系統(tǒng)，有聯(lián)鎖關(guān)系的小系統(tǒng)所控制的設(shè)備的聯(lián)鎖信號以數(shù)據(jù)包的形式在站點間傳輸，控制主回路保護聯(lián)鎖和運行設(shè)備之間的動作聯(lián)鎖部分的控制程序采用梯形邏輯圖編程，這樣使得控制程序簡潔明了，并有利于調(diào)試和生產(chǎn)維護及故障查找。電氣設(shè)備聯(lián)鎖控制實現(xiàn)了上述各系統(tǒng)電氣設(shè)備的順序啟動/停止和帶料同時啟動/停止以及各相關(guān)電氣控制設(shè)備的聯(lián)鎖運行和聯(lián)鎖保護，保證生產(chǎn)設(shè)備的正常運行和安全生產(chǎn)。
3.6除塵系統(tǒng)控制
綜合料場除塵系統(tǒng)相對獨立，由四個控制站點組成，各站自成系統(tǒng),沒有聯(lián)鎖關(guān)系，為便于維護、管理,各個站點間由光纖總線連接，在主控室有獨立的操作站，操作站配有TDNG硬DOG、操作員硬DOG?？刂普緳z測除塵系統(tǒng)的風(fēng)機運行狀態(tài)，風(fēng)機入口、出口溫度，風(fēng)機軸振及潤滑油溫度等，操作站監(jiān)視各檢測點的數(shù)值，出現(xiàn)異常情況進行報警，嚴重情況下，保護風(fēng)機跳車。除塵系統(tǒng)的投入,減少設(shè)備揚塵，保護了外部環(huán)境，實現(xiàn)人、設(shè)備、環(huán)境三位一體的和諧。
4投入效果
綜合料場經(jīng)過兩年多的建設(shè)，目前基本建成投入使用，為四燒車間、6系列及7系列噴吹站、4,高爐、6•高爐儲備了物料，改善了料種的結(jié)構(gòu)，提高了燒結(jié)礦的質(zhì)量，穩(wěn)定了高爐的用料，真正發(fā)揮了鋼鐵大糧倉的作用。長遠看，能有效降低物料的采購成本，合理的調(diào)配物料,既管當前又管將來。
5結(jié)束語
基于國產(chǎn)SUPCONGCS-1PLC控制系統(tǒng)在綜合料場的應(yīng)用，實現(xiàn)了綜合料場包括:輸入系統(tǒng)、堆取料系統(tǒng)、輸出系統(tǒng)及除塵系統(tǒng)等完整工藝過程的自動控制。同時，利用系統(tǒng)的開放式功能，實現(xiàn)了與西門子控制系統(tǒng)的通訊。

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