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，使風量大小可根據爐溫料位高低，料密度大小任意調節，改變了原來風量大小靠調節管道閥門因控制不精確而出現過燒或欠燒的情況，達到了科學控制的目的。
圖1 石灰豎爐工藝流程圖
1 控制系統設計
本控制系統采用的三菱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。
在系統設計過程中，根據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，各部分互聯為一體。
1.1 鋼1#爐供料PLC系統設計
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（調節給焦量），T5為給石時間（調節給石量），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系統設計
鋼1#爐卸灰系統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PLC梯形圖
鋼1#爐卸灰系統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（調節給焦量），T45為給石時間（調節給石量），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系統設計
鋼2#爐卸灰系統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PLC梯形圖
鋼2#爐卸灰系統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）。
以上各部分相互聯系，使整個控制過程有序進行，環環相扣，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、風量自由調節等，使爐內過燒（結瘤）和生燒現象得以根本消除，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
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