大型高炉精准布料控制系统研发背景　

　　传统炼铁工艺虽然经过了长时间的发展和完善，但是仍然存在流程复杂、能耗高、环境污染严重和投资巨大等问题。随着国家出台钢铁产业调整和振兴规划细则，淘汰落后产能，加强节能、精料、长寿，注重清洁生产更加成为传统炼铁工艺的必然发展趋势。

　　布料操作是高炉操作制度中最重要的操作之一，能够影响煤气流分布状况，改变高炉产量，改善顺行，降低燃料消耗，延长高炉寿命，可以预防和处理一些高炉冶炼过程中出现的事故。国内的高炉布料控制程序大多还停留在满足使用的阶段，控制精度和自动化水平相对较低，因此，需要一套优质、稳定、高度自动化的系统集成方案及其先进的控制策略来满足更高的生产要求。中冶京诚组织研发团队，在整体规划以及众多细节方面系统架构，不断完善，通过先进的控制手段，实现对高炉炉料的精准控制，最大限度的发挥布料操作对高炉生产的积极作用。

　　大型高炉精准布料控制系统采用独立的PLC/DCS控制设备，遵循电仪合一的设计原则，通过数据网络通信技术，使系统内所有远程I/O站和传动系统通过总线形式连接，完成系统内部各级之间的数据通信任务，同时通过工业以太网实现与高炉各相关子系统PLC/DCS之间的数据通信。

　　大型高炉精准布料控制系统在软硬件配置方面有多种解决方案，适用性强，可应用于所有目前主流的控制产品。以西门子产品典型应用为例，系统采用一套Siemens公司S7-400H系列PLC，同时配置有冗余的CPU模板、电源模板、通讯模板，避免因个别硬件设备故障引起停机；组态软件采用西门子PCS7，软件编程符合IEC 61131标准；另设人机接口HMI完成监控功能。中冶京诚在PCS7软件平台下开发的CERI功能块库，具有功能全面、风格统一、界面人性化等优点，已在多个项目中广泛应用，同时CERI功能块库也使得大型高炉精准布料控制系统的开发过程更加规范、高效。灵活的方案使得该控制系统既可独立运行，完成精准布料功能，又可融入整个高炉控制系统，为统一管理和维护带来方便，其主要技术特点如下：

　　灵活多样的布料方式

　　布料方式是高炉布料系统的核心内容。通过对布料溜槽的控制，布料控制系统可实现环形、螺旋、扇形和定点等多种不同组合的布料方式。

　　其中环形布料应用最为普遍，按照环数不同可分为单环布料和多环布料，按照方式不同又可分为周期布料和重量布料。周期多环布料可在不同倾动角度上设置布料圈数，圈数设定可精确到0.1圈；在配有料罐称重检测装置的情况下，重量多环布料可将设定重量的炉料分布在相应的倾动角度上；多环布料提供多种组合，可直接由槽下配料组合确定布料方式，实现不同料批的追踪布料，达到更灵活的布料效果。

　　螺旋布料可通过控制倾动角度与速度，配合溜槽的旋转而实现；扇形布料可分为扇面形和扇环形两种方式；定点布料用于将炉料装入炉内指定的某个位置。以上几种方式虽然在生产中使用几率较少，但是在特殊情况下合理使用，可达到调节炉况的效果。例如，在冶炼过程中使用扇形或定点布料来改善炉料的分布状态，可调整料面分布不均匀、改善透气性、保护炉壁使其温度不致过热。

　　另外，该系统可在布料过程中提供多种步进方式，对每批料的初始落料点进行控制；倾动角度还可自动根据料线深度进行相应的内收和外扩。

　　各种布料方式均可根据生产情况自由切换，支持在线实时设定；自动化程度高，几乎不需要人为参与，即可实现多种布料组合，达到更精确的布料效果。

　　◆料流调节阀开度控制

　　在布料控制过程中，料流调节阀开度，进而控制下料流量，达到准确控制炉料的厚度、环数及布料起点和终点的目的。料流调节阀的定位在程序控制方面分为粗调和精调两个步骤，能够使料流调节阀快速精确地定位到目标值，并保证一次调节到位，避免反复回调。

　　根据料流调节阀开度与下料速度的关系，初步计算出开度的矩阵点，以矩阵列表的形式存储计算结果。在生产过程中，程序自动从矩阵中选择开度值，并可根据实际布料情况进行自学习功能，矩阵中的料流调节阀开度值将自动按照自学习的设定幅度对自己进行修正。自学习功能不需人为干预即可达到很高的精确度。

　　◆精确高效的定位技术

　　目前高炉中的定位设备一般都采用编码器进行位置检测，编码器与系统之间通常通过通讯网络连接，由于定位控制在系统中较为重要，一般在硬件方面会根据情况进行冗余配置，如安装双编码器，敷设备用通讯线路等。

　　对于有定位要求的设备，如布料器倾动、探尺、料流调节阀等能够精确定位，定位精度如下：  

　　倾动角度偏差＜±0.1°；

　　旋转圈数＜±0.1圈；

　　料流调节阀偏差＜±0.1°；

　　探尺偏差±0.01m。

　　并可根据需要调节运行速度（视设备情况而定）：

　　倾动速度0.1度/s～1.6度/s；

　　旋转速度7.5s/圈～15s/圈；

　　探尺提尺速度0.3 m/s～1.2 m/s；

　　探尺放尺速度0.3 m/s～1.2 m/s。

　　◆完善的数据记录、故障报警及诊断、事故处理系统

　　大型高炉生产对于连续运行的要求很高，事故休风会带来很大损失，因此，建立完善的报警和事故处理系统，尽可能避免和减少事故发生尤为重要。在布料控制系统中，具有详尽的报警记录，报警采用分级处理，并根据级别进行不同形式的声光报警，实现提前预防。为了最大限度的满足生产要求，在某些设备或检测点不能正常工作的情况下，程序可自动选择应急方案。

　　布料记录报表功能可记录一定时间内的布料参数，并能够设置自动打印报表；具有详尽的趋势记录功能，可保留大量相关压力、温度、倾动位置等信息为炉况分析所用。