摘 要：介绍柳钢炼铁厂供料系统自动控制的发展历程，总结自动控制技术及其集成应用的情况。

关键词：炼铁；供料；自动控制；集成应用

1 前言

供料车间主要通过皮带向高炉输送冶炼生产所需的原燃料，包含烧结矿、球团矿、块矿、生矿和焦炭等。由于设备点多、线长、面广，运输原燃料种类多，人员少，人为操作的半自动控制作业方式已经不能满足生产的需要，为此，炼铁厂组织实施自动控制系统的优化和完善，引用技术进行集成应用。比如：皮带线路一键启动自动控制、槽上移动卸料小车使用格雷母线定位、槽上卸料小车自动循仓、料仓物料自动累加、安全确认系统、仓存物料量自动报表及预测使用时长等，大大减轻了劳动强度，提高了工作效率，为供料的精准度、稳定性、安全可靠提供了技术保障。本文主要介绍炼铁厂供料系统自动控制技术的集成应用情况。

2 供料系统自动控制的发展历程 

2.1 初期的供料系统自动控制，由现场PLC网络系统和集控室计算机人机界面监控系统合成。通过集控操作箱（JZX）上的“手动/自动控制开关”按钮转换对皮带、移动卸料小车、溜槽翻板、料仓斗门及给料器进行人机界面点动式远程单独控制，加以辅助的接近开关定位、编码器定位、高低料位仪等对小车、翻板、料仓料位等进行监控；通过跑偏检测装置、拉线急停控制、皮带速度保护检测装置、防堵料检测装置等对皮带运行过程进行监控；通过电机堵转过载、缺相、短路故障的保护等对电气设备进行监控；利用工业电视监控系统对槽上料仓装料、三通及四通翻板实际状态、各料种源头的放料情况等加以监控，从而实现对供料系统所有设备的远程自动单控操作及对整个供料生产过程的监控。

2.2 二期供料系统自动控制，改进皮带速度保护检测装置（由旋转叶片改为编码器），增加摄像监控画面作为远程监控的辅助手段，在各烧结、矿石、焦炭源头皮带增加除铁器，清除所上物料中对皮带造成威胁和生产带来影响的炉条、铁件、钢板等，从而达到保护皮带防止刮伤、避免溜槽堵塞、保障生产的目的。

2.3 三期供料系统自动控制，在料种源头皮带安装电子称，实现量化、精确供料；实现物料上料手动累加；完善除尘设施，在各转运站增加微动力除尘器，增加辅助除尘风管，引进移动小车除尘皮带等，并将开关信号接入PLC系统进行自动控制，与皮带运行同步开停，减少粉尘，达到较好的效果。初步建设供料信息化管理系统，实现供料量、料仓仓位管理和控制等在线实时监控。

虽然经过无数次的程序、工艺、设备改造，投入了大量的人力、物力、财力，但是生产组织系统层面多，信息靠人为目测、估算，现场状况不能及时掌握，管理手段相对落后，不能及时地为整个供料生产的平衡提供科学依据等，是整个供料生产组织科学管理的瓶颈。为此，炼铁厂进一步完善供料自动控制系统，通过整合信息化资源，引进多项自动控制技术并进行集成应用。 

3 供料自动控制技术的集成应用

为了实现更精确地供料，研发了多项技术及程序进行，对供料过程的相关程序、画面以及数据进行自动采集，同时结合自动化室OPC服务器实现远程数据访问能力，完善建立供料信息化网络，整合信息化资源，在信息化平台上实现供料量、料仓仓位等管理和控制，为整个供料生产的平衡有序管理提供科学依据。

3.1 皮带一键启动自动上料技术。定自动供料方案：以定料种、定路线、定仓为总体思路，实现小车自动找位、皮带全自动开启。设置高炉料种“皮带全自动开皮带面板”按钮，确定要选择线路的源头, 确定该源头要走的路径，根据上料路径，按“路径提示”，选择“全自动开皮带面版”按钮即可实现从源头到矿槽自动上料。

3.2 格雷母线在供料矿槽移动卸料小车定位系统的应用。

格雷母线将电磁感应原理应用于位置检测和数据通信领域。格雷母线通信定位装置拥有非接触工作方式、兼容性好、抗干扰能力强和适用于恶劣的工业环境等特点,减少了移动电缆的故障及提高系统的稳定性，准确定位小车的位置防止混料事故的发生。

3.2.1 格雷母线位置检测基本原理。格雷母线位置检测传感器以相互靠近的扁平状的格雷母线和天线箱之间的电磁耦合来进行通信，并在通信的同时检测到天线箱在格雷母线长度方向上的位置。

3.2.2 格雷母线位置检测有两种工作方式：第一种：地上检测方式，地址编码发射器和天线箱安装在移动站，通过天线箱发射地址信号，地址编码接收器安装在固定站上，在固定站完成地址检测。第二种：车上检测方式，地址编码发射器安装在固定站，通过格雷母线芯线发射地址信号，天线箱、地址编码接收器安装在移动站上，移动站直接检测到地址。

3.2.3为了保证卸料小车的绝对安全和位置准确，选择格雷母线通讯定位装置的精密地址检测方式，其检测精度为5毫米。对于格雷母线通讯定位装置的工作方式选择地上检测方式，即地址编码发射器安装在小车上，通过格雷母线接收地址信号，地址编码接收器安装在固定站上，在地面站完成地址检测。为了实时传输卸料小车运动位置的精确参数，通过PLC准确地控制卸料小车运行到指定位置进行配卸。

3.3 矿槽移动卸料小车自动循仓技术。

主要功能：实现相临2个或2个以上料仓、相同料种的移动小车自动循仓上料。设计思路：料种及路径选择料仓——循仓顺序编号——料仓料位高度设定——循环按钮启动。（1）根据料仓装料安排，设置可以自动循仓的可有2～5个料仓(2号炉焦炭仓除外)，顺序编号为1～5。（2）由于各炉矿槽机头仓移动小车无法移到，因此自动寻仓不涉及机头烧结仓，机头仓是通过小车中门的开启来实现供料。（3）单仓无需设置循仓，当料仓不上料或机头仓设置编号为“0”。（4）自动循仓按钮启用。

3.4 料仓物料自动累加技术。

主要功能：物料自动上料过程，根据皮带称累加数据对该仓上料重量进行自动累加，无需人为累加。设计思路：首先物料分类，上某高炉槽上人为选择，通过槽上小车的位置确定物料装料仓位，从而实现物料自动累加。设置了两个功能板块：一是数据统计识别功能。包括瞬时流量、正在累计报数、上次累计报数。二是选择累计操作功能。包括手动累计、自动累计。

3.5 皮带开机安全确认系统技术。

主要功能：实现岗位现场安全确认后进行自动控制开机操作，减少现场检修、外来人员等不安全因素带来的安全隐患。设计思路：岗位现场安全确认> 确认按钮复位写入控制程序> 信号反溃操作画面> 允许开机。现场增加复位操作按钮，接入自动化控制系统，程序加以控制即可实现。图中，每条皮带有绿色圆点显示，即是表示此皮带已经经过岗位工现场安全检查确认后按复位反溃可以开机的信号；无绿色圆点显示表示未复位或未启用安全确认系统程序。

3.6 仓存物料量自动报表及预测使用时长技术。首先对进入高炉各料仓料种重量进行自动计算（重量=料仓容积*物料比重），再根据高炉每批用料量，预测出仓内物料量能够供高炉使用时长，可直观地看到料仓存料量、使用时长，不仅为高炉提供炉料使用的预警信息，也为整个供料生产的平衡提供科学依据。

3.7  翻板二次确认技术。适用于工艺设备相对交叉复杂，一条线供多种物料、多个高炉的三通或四通溜槽翻板操作时的确认，可有效减少或杜绝混料事故的发生。只有确认其走向后才能启动后面的皮带，确保翻板打的方向是准确。

3.8 各溜槽翻板动作历史趋势记录。通过采集各溜槽翻板开关信号，制作出相应的Wincc历史趋势。历史趋势可有效监控各翻板操作的时间、运行记录、运行情况，对岗位是否按规范操作进行监督、检查。

3.9 超高料位声光报警提示技术。适用于槽上料仓单仓单料种上料过程中，忘记移小车等人为因素，超过设定高度料位后自动声光报警提示，有效减少或杜绝铺料、堵料及混料事故的发生。

3.10焦化缓冲仓低料位与斗门联锁控制技术。考虑到缓冲仓长期处于低料位时，生产直拨料会直接砸到仓壁，导致仓壁被砸烂。因此将焦化缓冲仓低料位与斗门联锁控制，当料位低于2.5 m的设置值时（具体多少米，可根据料仓实际情况定），斗门自动关闭，以保护仓壁不被砸烂，同是减少因落差过大焦炭粉化率。设计思路焦化缓冲仓仓位小于一定值，仓位数值进行红色边框闪烁，提醒操作工。低料位信号参与斗门的开关控制，形成联锁自动控制。

3.11 电子点检翻牌监控技术。主要针对现场皮带设备点检工作的监督而设置。设计思路：现场岗位点检设备 > 确认复位键 > 确认信息反溃画面显示。现场增加点检复位操作按钮，接入皮带自动控制系统，程序加以控制。红色的牌表示已经翻牌，紫灰色的牌表示未翻牌。查询每一条皮带翻版的情况，可点击“历史趋势”按钮。

3.12 无纸化信息报表。对供料过程相关程序、画面以及数据进行自动采集，同时结合自动化室OPC服务器实现远程数据访问能力，完善建立供料信息化网络，整合信息化资源，在信息化平台上实现无纸化管理和控制，为整个供料生产的平衡提供科学依据。如日报表、料仓槽存表、焦化厂及烧结厂缓冲仓槽存表、供料量情况表、过称统计表、供料平衡表、槽存吨位报表等。

4 结 语

供料系统自动控制操作经历了10多年时间，经过无数次的自动控制程序、工艺、设备改造，投入了大量的人力、物力、财力，使供料自动化得以逐步实现。从最初的45条皮带、100万吨铁/年的供料要投入约300人，到现在的100多条皮带、1100万吨铁/年的供料只投入约200人，实现真正意义上的减员增效；满足了1100万吨铁规模需供约2500万吨物料的供料系统的需要；减少人工劳动强度和提高工作效率；提高供料的准确度、稳定性、安全可靠性；为高炉的稳定用料和炉况顺行提供了有力保障。随着要求的不断提高，供料全自动化控制是大势所趋，我们将会持续改进，下一步将研发斗门开度和皮带称流量自动联锁调节控制技术、物料自动识别上料技术、根据各仓位料位平均值与斗门开关连锁等。