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微控制器MCU

可編程序控制器在鋼1#、鋼2#石灰豎爐的應用

發(fā)布日期:2022-04-22 點擊率:51

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用。根據(jù)石灰豎爐生產工藝、生產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計思路。生產實踐表明,達到了設計要求,收到了預期效果,為今后的設計提供了思路和方法。
關鍵詞:可編程序控制器自動控制 梯形圖 產品質量

引言

煉鋼和燒結希望生石灰的質量及CaO含量越高越好。石灰豎爐生產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品質量的提高。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,料密度大小任意調節(jié),改變了原來風量大小靠調節(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、程序編寫調試方便、快捷等特點。本控制系統(tǒng)程序先用梯形圖設計,然后用編程器轉換成程序語句,輸入可編程序控制器中調試好后即完成全部工作。

在系統(tǒng)設計過程中,根據(jù)石灰豎爐生產工藝流程(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(調節(jié)給焦量),T5為給石時間(調節(jié)給石量),T6設定時間為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)后關閉上段閥(Y31)(此時料車開始自動上升),上段閥關后,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)關閉(Y33)。

1.4 鋼1#爐、鋼2#爐共用卸灰部分PLC系統(tǒng)設計

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#爐下段閥都關閉后停傾角皮帶時間,X4為1#爐上段閥關到位,X6為1#爐下段閥關到位,X44為2#爐上段閥關到位,X46為2#爐下段閥關到位,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#爐上段閥關到位(X4)或2#爐上段閥關到位(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#爐下段閥關到位(X6)且2#爐下段閥關到位(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(調節(jié)給焦量),T45為給石時間(調節(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)后關閉上段閥(Y61)(此時料車開始自動上升),上段閥關后,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 結束語

通過以上改進后,石灰豎爐單爐生產周期明顯縮短,由于上料準確、布料均勻,焦炭、石灰石配比合理,使爐內風量均勻,透氣性好,生石灰產量尤其是質量得以顯著提高,單爐日產由原不足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、風量自由調節(jié)等,使爐內過燒(結瘤)和生燒現(xiàn)象得以根本消除,產量和質量都完全滿足煉鋼和燒結生產方面要求,為今后生產發(fā)展奠定了良好基礎,同時自動控制的應用減少了人工誤操作,使設備故障率下降,大大降低了設備材料消耗,減少了成本,達到了增產增效增收三重目的。

參考文獻
1 田瑞庭主編.可編程序控制器應用技術.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.
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5 耿文學主編.可編程控制器應用技術手冊.科學技術文獻出版社,1996.

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