冶金企業(yè)供料小車自動(dòng)選倉控制改造介紹

　　摘要：目前傳統(tǒng)鋼鐵行業(yè)礦槽上料系統(tǒng)由皮帶小車供料，由工作人員現(xiàn)場手動(dòng)操作卸料小車上料，料倉料位根據(jù)操作工目測確定，由于礦槽環(huán)境較差，現(xiàn)場噪音，空氣污染較為嚴(yán)重并且現(xiàn)場機(jī)械傷害隱患較多，不利于工作人員身心健康。并且由工作人員目測各料倉料位，不同工作經(jīng)驗(yàn)人員對(duì)料倉料位理解不一，易對(duì)高爐生產(chǎn)造成不良影響。

　　隨著工業(yè)4.0的到來，智能工廠、智能生產(chǎn)已成為未來工業(yè)發(fā)展的主流趨勢。本文主要介紹日照鋼鐵7#8#號(hào)高爐槽上卸料小車的自動(dòng)化改造技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞： 卸料小車 PLC 編碼器 料位計(jì) 自動(dòng)化

　　一、現(xiàn)狀概述

　　(一)、現(xiàn)場工藝、設(shè)備、操作流程簡述

　　長材制造部60T轉(zhuǎn)爐高位料倉上料系統(tǒng)1#、2#皮帶卸料小車給2#、3#轉(zhuǎn)爐39個(gè)料倉供料，主要物料為燒結(jié)礦、礦粉、雜礦、焦炭等，每個(gè)倉深為6米。當(dāng)前，料倉料位判斷、卸料小車頻繁換倉控制靠現(xiàn)場人工操作來實(shí)現(xiàn)。

　　(二)、主要存在的問題：

　　(1)崗位工頻繁操作小車，機(jī)械式疲勞作業(yè)，容易造成生產(chǎn)和安全事故的發(fā)生。

　　(2)卸料現(xiàn)場環(huán)境極差，粉塵和噪音嚴(yán)重影響了崗位操作人員的身體健康，不宜長期有人在現(xiàn)場值守。

　　(3)用人工肉眼觀察料位和控制小車精確性比較低，且由于人會(huì)產(chǎn)生麻痹大意，容易造成生產(chǎn)和安全事故的發(fā)生。

　　二、項(xiàng)目目標(biāo)及改造范圍

　　(一)、項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)

　　實(shí)現(xiàn)對(duì)2#、3#轉(zhuǎn)爐槽上39個(gè)料倉料位的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確監(jiān)測，利用編碼器定位及雷達(dá)料位監(jiān)測裝置，通過對(duì)PLC編程，實(shí)現(xiàn)1#、2#皮帶卸料小車自動(dòng)走行卸料。

　　(二)、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所需進(jìn)行的改造內(nèi)容

　　(1)1#、2#皮帶對(duì)應(yīng)料倉安裝雷達(dá)料位計(jì);

　　(2)1#、2#皮帶卸料小車各安裝PLC控制箱1臺(tái)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)3臺(tái)、無線網(wǎng)橋2套、編碼器1支;

　　(3)地面設(shè)無線網(wǎng)橋3套、PLC控制柜1臺(tái)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)4臺(tái)，所有信號(hào)通過光纜遠(yuǎn)傳至二煉鐵供料中控室;

　　(4)中控室設(shè)操作電腦2臺(tái)、視頻監(jiān)控液晶顯示器3臺(tái);

　　三、技術(shù)方案

　　(一)簡述技術(shù)方案及控制系統(tǒng)圖

　　(1)皮帶小車定位方案

　　皮帶小車定位通過小車從動(dòng)輪安裝絕對(duì)值編碼器進(jìn)行位置檢測，編碼器根據(jù)從動(dòng)輪運(yùn)行圈數(shù)和角度計(jì)算得皮帶小車實(shí)際運(yùn)行位置，實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)定位。

　　絕對(duì)值編碼器輸出信號(hào)采用現(xiàn)場總線輸出方式。現(xiàn)場總線型輸出編碼器通過設(shè)定地址，用通訊方式傳輸信號(hào)，總線型編碼器采用PROFIBUS-DP型。校正方法為：在每條沿皮帶一側(cè)安裝10個(gè)接近開關(guān)(皮帶機(jī)頭、機(jī)尾必須安裝一個(gè))，當(dāng)皮帶小車感應(yīng)到某個(gè)接近開關(guān)時(shí)，根據(jù)上次校正的初始值，計(jì)算得到皮帶小車到該位置的編碼器值，再與實(shí)際編碼器檢測值進(jìn)行比較，當(dāng)誤差超過設(shè)定值，則對(duì)編碼器初始位置值進(jìn)行校正，以消除小車在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的誤差。

　　(2)料位監(jiān)測方案

　　料倉料位監(jiān)測采用雷達(dá)料位計(jì)，雷達(dá)料位計(jì)具有測量精度高，適用于高粉塵、潮濕、高溫等惡劣工況環(huán)境下對(duì)粉狀、粒狀的固體介質(zhì)進(jìn)行連續(xù)、非接觸測量的優(yōu)點(diǎn)，料位計(jì)輸出4-20mA信號(hào)通過硬線連接到PLC模塊。

　　(3)自動(dòng)化系統(tǒng)方案

　　自動(dòng)化控制系統(tǒng)選用SIEMENS 可編程控制器，CPU選用315-2DP，所有I/O采用西門子S7-300 I/O模塊。系統(tǒng)配置工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)模塊，通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的集成，與中控室的網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)采用光纖傳輸，保證系統(tǒng)的傳輸速度和抗干擾能力，確保系統(tǒng)的安全。

　　(4)系統(tǒng)監(jiān)控及控制方案

　　系統(tǒng)監(jiān)控和調(diào)試均通過工程師站實(shí)現(xiàn)。工程師站選用工業(yè)微機(jī)配置22"液晶顯示器。

　　(5)視頻監(jiān)控方案

　　在2#、1#皮帶的機(jī)頭及機(jī)尾各安裝1臺(tái)球式高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，每臺(tái)小車各安裝3臺(tái)槍式攝像機(jī)，共10臺(tái)攝像機(jī)。

　　具體施工內(nèi)容

　　(1)1#皮帶與2#皮帶對(duì)應(yīng)料倉倉頂部各安裝雷達(dá)料位計(jì)1臺(tái)，共計(jì)32臺(tái)。

　　(2)1#、2#皮帶卸料小車從動(dòng)輪各安裝編碼器1支共計(jì)2支。

　　(3)車上各設(shè)PLC遠(yuǎn)程I/O站1個(gè)，通過無線網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)與地面PLC通訊。

　　(4)地面設(shè)PLC控制柜1臺(tái)，料位信號(hào)、小車位置監(jiān)測信號(hào)接入該P(yáng)LC柜。

　　(5)每臺(tái)車上各設(shè)監(jiān)控?cái)z像機(jī)3臺(tái)。

　　(6)中控室設(shè)操作電腦2臺(tái)、視頻監(jiān)控液晶顯示器3臺(tái)。

　　(7)現(xiàn)場控制及視頻監(jiān)控信號(hào)通過光纜傳遞至中控室。

　　四、細(xì)節(jié)組成介紹

　　1、PLC硬件系統(tǒng)：

　　本項(xiàng)目PLC采用德國西門子S7-300系列PLC，硬件組態(tài)如下

　　CPU 315-2DP*1

　　通訊處理器 CP343-1*1

　　接口模塊 IM153-1*3

　　模擬量模塊 AI8x12BIT*7(設(shè)置成4線制模式)

　　數(shù)字量輸入模塊 DI32xDC24V*1

　　DI16xAC230V*2

　　數(shù)字量輸出模塊 DO16xDC24V/0.5A*3

　　2、程序功能介紹

　　料位檢測系統(tǒng)，料位計(jì)型號(hào)：VEGAPULS69.AXCSDAHXAMAX 雷達(dá)料位傳感器，此傳感器用于連續(xù)測量固體物位，帶4-20mA/HART接口，由模擬量模塊檢測現(xiàn)場料位計(jì)傳輸過來的4-20mA信號(hào)。

　　定位檢測由料車絕對(duì)值編碼器測量。本項(xiàng)目編碼器型號(hào)為德國倍加福PVM58I-011AGROBN-1213。

　　料車校正功能由編碼器與皮帶上方安裝的10個(gè)定位限位開關(guān)配合完成(一個(gè)在機(jī)頭0位限位，9個(gè)輔助定位限位)，在料車第一次運(yùn)行或長時(shí)間運(yùn)行產(chǎn)生誤差后可對(duì)料車進(jìn)行校正操作。若料車具滿足：備妥、中控操作、無熱繼故障，料車通訊正常、編碼器通訊正常、料車在0位限位，則可進(jìn)行料車位置校正。

　　由0點(diǎn)限位下降沿完成0點(diǎn)校正，置位0點(diǎn)檢測信號(hào)，并將編碼器0位值記錄到數(shù)據(jù)塊。

　　其他9個(gè)定位限位檢測上升沿與下降沿并記錄兩個(gè)編碼器位置。(兩個(gè)位置分別代表料車正反行走兩個(gè)位置)只要兩個(gè)編碼器位置不超過一個(gè)合理值，便認(rèn)為此次校正有效。

　　當(dāng)皮帶小車感應(yīng)到某個(gè)接近開關(guān)時(shí)，根據(jù)上次校正的初始值，計(jì)算得到皮帶小車到該位置的編碼器值，再與實(shí)際編碼器檢測值進(jìn)行比較，當(dāng)誤差超過設(shè)定值，則對(duì)編碼器初始位置值進(jìn)行校正，以消除小車在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的誤差。

　　五、維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)介紹

　　項(xiàng)目改在完成后，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸料小車穩(wěn)定運(yùn)行必須建立自動(dòng)卸料小車點(diǎn)檢維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

　　常規(guī)儀表的使用、日常維護(hù)、故障處理和檢修要求 ：PLC模塊及低壓電氣設(shè)備管理規(guī)定及點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)：按照 PLC模塊及低壓電氣設(shè)備巡視周期自行編制點(diǎn)檢巡視工作計(jì)劃，計(jì)劃編制應(yīng)結(jié)合PLC模塊及低壓電氣設(shè)備所處環(huán)境、巡視檢查歷史記錄及模塊運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果。

　　六、結(jié)束語

　　自動(dòng)化生產(chǎn)具有很多優(yōu)點(diǎn)，能夠保證市場需求，產(chǎn)量大，不像人工操作，工作時(shí)長受限，人工操作出錯(cuò)難免，有時(shí)候產(chǎn)量供應(yīng)會(huì)不及時(shí)。技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠，并可以在較長時(shí)間內(nèi)保持基本不變。

　　參考文獻(xiàn)

　　(1) 廖常初《S7-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社 2011.12

　　(2) 韓雪濤《微視頻全圖講解PLC及變頻技術(shù)》電子工業(yè)出版社 2018.03

　　(3) 曹小燕《實(shí)例講解西門子S7-300/400 PLC編程與應(yīng)用》電子工業(yè)出版社 2017.08

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