论文导读：在控制系统改造以前，原燃料皮带系统的电气控制水平处于简单的交流接触器控制阶段;设备动作由各岗位操作工人用按钮发操作指令来完成，无法实现主控室集中控制，工人的劳动强度大;电气设备故障率相当高，影响设备正常运转，有必要进行高炉供料系统网络信息自动化改造，以适应自动化发展趋势。基于以上考虑，更换原燃料皮带控制系统，采用施耐德Quantum系列PLC进行控制，并更换现场全部电气控制柜。
关键词：控制系统，Quantum系列PLC，模块化编程
0 引言
济南钢铁第一炼铁厂原燃料皮带是高炉上料的一道咽喉，皮带的安全生产与否直接关系到6座高炉的稳定顺行。在控制系统改造以前，原燃料皮带系统的电气控制水平处于简单的交流接触器控制阶段;设备动作由各岗位操作工人用按钮发操作指令来完成，无法实现主控室集中控制，工人的劳动强度大;电气设备故障率相当高，影响设备正常运转，有必要进行高炉供料系统网络信息自动化改造，以适应自动化发展趋势。基于以上考虑，更换原燃料皮带控制系统，采用施耐德Quantum系列PLC进行控制，并更换现场全部电气控制柜。
1 原燃料皮带系统工艺流程及控制要求
1.1工艺流程
济南钢铁第一炼铁厂原燃料皮带控制系统主要有10条皮带，它们是球皮带，0#皮带，5#皮带，焦3皮带， 6#皮带，7#皮带，8#皮带，9#皮带，10#皮带，13#皮带，还包括一些其它的辅助皮带。其中，7#，8#，9#，10#，13#皮带分别有对应的7#，8#，9#，10#，13#料车，用于向高炉料槽卸料，5#皮带末端有一个振筛。
在皮带控制中，0#皮带输送烧结矿，球皮带输送球团矿，经过转运以后分别输送到5#皮带，6#皮带，焦3皮带输送焦炭，辅助皮带也可以输送部分料种，下一级经过翻板机输送到7#，8#，9#，10#，13#皮带上。7#，8#，9#，10#，13#皮带上的矿石分别被对应的7#，8#，9#，10#，13#料车卸入高炉料仓内。整个高炉原燃料系统的设备和工艺流程见图1。免费论文网。
1.2控制要求
考虑到原燃料皮带生产现场的作业环境，工业计算机不适用于现场的环境，采用在操作室内操作台进行控制，由于计量需要，仅在一个岗位设置一台计算机监控料仓料位变化。控制方式分为操作台手动和自动控制，操作台手动用于设备单动控制，自动控制用于设备联动控制，这两种控制方式分别发出信号进入PLC，同时操作台上指示灯显示设备运行状态。
当设备检修或者需要改变自动控制方式时，采用手动进行设备单动控制，相应的点击某个设备的启动，停止时点击设备的停止。需要设备自动时，可采用联动控制方式，即要求设备按照连锁关系一级一级先后启动或者停止。采用联动时，操作台选择开关需要选择联动和自动，首先启动最后一级的皮带，靠最后一级皮带的返回信号作为触发信号，带动下一级的皮带运行，直到全部运行。当设备需要停止时，在最前一级的设备的操作工人按下最前一级设备的停止按钮，设备按照时间顺序逐级向后停止。
考虑到现场发生紧急情况的处理，在每一个皮带设备上安装了事故应急开关，当发生紧急情况时，现场操作工只需要拉下应急开关的拉绳，整个上料系统皮带立即停止。
为防止PLC控制系统出现故障造成高炉上料瘫痪，每个设备还需要相应的紧急手动运行开关；为保障操作设备的工人安全，在每个皮带和料车运行之前有一个报警器进行声光报警。
图1 高炉原燃料系统工艺流程图
2控制系统硬件组成
为完成上述控制要求，采用施耐德公司的Quantum系列PLC进行控制。免费论文网。系统输入信号包括操作台每个皮带和振筛自动/手动操作选择开关信号,相应设备的启动/停止按钮信号,设备运行室外控制信号,设备运行的返回信号和运行指示灯，以及紧急手动运行开关，共计150个开关量输入信号。输出信号主要是每个皮带和料车的接触器线圈信号、生产岗位之间联系铃接触器的线圈信号，以及声光报警器的接触器线圈信号，一共126个开关量输出信号。料仓料位高度和电机电流模拟量输入信号共35个，相应的模拟量输出信号也有35个。
PLC的配置包括3个CPU主站，采用星型网络拓扑结构，用TCP/IP协议进行通讯，每个CPU的配置都采用相似的结构，CPS选用140CPS11410，CPU选用140CPU11303，CRA选用140CRA93200。CRP选用140CRP93200，DI/DO模块选用24V直流电压的140DDI84100和140DDO84300。上位机采用GE公司IFIX3.5完成HMI的设计，上位机与PLC的数据通信采用以太网通信。
3控制系统软件编制
3.1程序的模块化设计
施耐德公司的Quantum系列PLC采用Concept2.6软件进行编程，该软件采用分段的编程结构，1个程序控制包括多个段，可以根据生成程序块，将控制原理相同的设备用相同的程序块来编程控制，实现程序的模块化设计。免费论文网。
通过对原燃料皮带控制系统的特点进行分析，占控制程序大部分的是皮带和料车的控制，皮带之间的控制原理完全相同，料车之间的原理也完全相同，由此编制出皮带功能块和料车功能块，实现PLC编程的模块化设计。模块化设计使得程序调试和维护简单方便，并具有良好的可移值性和可扩展性，下面以皮带功能块进行分析。
3.2皮带控制功能块编程
皮带的控制功能是输送物料，当满足运行条件时，首先打开声光报警，10s以后皮带开始启动运行，在运行过程中，当紧急开关动作时皮带要立即停下来。在控制要求中，在设备单动和联动情况下要满足以上的运行条件。根据这些要求，应用Concept-DFB编程软件设计了自定义的皮带控制功能快pidai。
Pidai功能块输入输出参数见表1。
表1 pidai功能块输入、输出参数
 输入端形式参数输出端形式参数
名称 功能说明名称 功能说明
Shoudong手动操作（高电平有效 warning报警信号（1报警，0停止）
Zidong 自动操作（高电平有效） Start_run皮带报警后运行信号（上升沿信号）
Shigu 现场拉绳应急（高电平有效） pidai_km皮带运行信号（1运行，0停止）
Fanhui皮带接触器返回信号（低电平run_lamp 运行指示灯信号（1运行，0停止）
有效）
Liandong 皮带联动运行（高电平有效）
 皮带功能块控制逻辑图见图2
图2皮带功能块控制逻辑图
在编制高炉原燃料皮带控制程序时，调用这个功能块，只需要考虑外部的启动条件和停止条件，极大的方便了程序开发，以7#皮带为例，该皮带为联动运行时的首级皮带，其控制程序如图3所示。
 图3 pidai功能块控制实例
4结束语
在高炉原燃料皮带控制系统中，根据工艺要求和设备的控制特点，采用模块化的编程思想，极大的体高了编程效率，同时，PLC控制程序清晰，调试和维护方便。自从控制系统投用以来，电气设备故障率减少，设备运行稳定，满足了高炉稳定顺行的生产要求。
参考文献
[1]ModiconTsx QuantuIIl硬件手册[M]．北京：施耐德电气公司，2003
[2](Concept2.6用户手册[M]．北京：施耐德电气公司，2005
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