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摘要：介绍了不定形耐火材料的自动配料系统的控制要求、控制方案选用、硬件设计和软件设计。使用三菱小Q系列可编程序控制器(PLC)来实现配料自动控制的构建。该控制系统采用标准化、系统化的设计,组态方便,精度可控,系统稳定,取得了较好的现场应用效果。
关键词：不定形耐火材料；可编程序控制器；自动配料系统
引言：不定形耐火材料配料是散装耐火材料生产环节中最为重要的一部分，配料的精准度高低决定着产品的质量好坏。早期的配料系统由于技术水平和设备条件限制等因素，其配料系统在自动化上料、计量等方面存在问题，且生产过程不能进行有效的监控，造成生产效率低、劳动强度大、粉尘污染、产品质量无法保证等一系列问题。随着国家环保标准的提高、劳动力成本的增加及质量标准的提升，现科力耐材公司不定形耐火材料工艺生产线已不能满足企业发展和国家环保的要求。为此，结合现有工艺设备条件，通过合理设定自动上料系统、联动计量、全过程除尘密封等技术手段，对现有工艺设备设施进行优化改造,在减少劳动强度的同时，符合了国家环保标准的要求，并有效提高生产效率和产品质量。
1备煤配料系统现状及简介
备煤配料系统主要包含煤罐、下料系统、给料系统、配料秤皮带、运输皮带等，其中给料系统、配料秤皮带是备煤配料系统的关键部分也是本文研究的重点，目前焦化厂备煤区域在投用的给料系统及相应的配料秤皮带数量大约有60多套，是焦化厂整个生产工艺过程不可或缺且重要的生产组成部分，备煤区域的给料系统及配料秤皮带主要是负责将煤罐储存的原料煤通过下料系统、给料系统及配料秤皮带传输至煤调湿干燥机单元进行水分调节，随后把经过水分调节的煤再通过备煤区域的其它皮带传输至煤塔进行炉孔装煤，从而完成在炼焦之前的整个备煤配料过程。然而在实际生产过程中，由于太钢需要的原料煤来自不同地方煤矿，其原料煤的含水量大小不同，再通过火车运煤至焦化厂备煤原料罐中较长时间储存，会引起不同成分煤料之间不断相互渗透板结从而形成泥煤，湿度粘度都很大，这就会给下料系统、给料系统、配料秤皮带、干燥机单元系统造成很大困难，经常发生给料系统堵料、给配料不均、设备负荷冲击大、能耗增加、皮带超负荷故障停机等等一系列影响生产的不稳定因素，同时也给生产岗位人员带来了繁重的工作强度进行堵料的清理，特别是部分下料系统、给料系统处于非常狭小的皮带通廊中，在清理的过程中也增加了人员安全隐患风险，严重影响了备煤配料系统工艺生产稳定顺行，同时，在当前安全形势不断严峻的情况下，这也是要尽可能的通过设备、工艺技术改进不断优化和避免的。因此，为提高工艺、设备顺行稳定，降低生产、设备故障率，区域专业技术人员在对当前设备、工艺及备煤配料控制系统，在运行中存在的问题、缺陷和隐患进行了深度分析总结基础之上，同时积极采纳现场维护人员和岗位操作人员依据现场工作经验提出了一些更有利于备煤配料生产系统和后部工序稳定运行的要求和合理化建议，不断探索对存在的问题、设计缺陷和隐患进行及时改进优化。本文重点对备煤配料系统已实施的优化改进及取得了良好效果的方案进行了总结提炼，以期对同行有可借鉴之处，这也就达到了本文写作的目的。
2备煤配料系统问题分析及改进方案
2.1备煤配料系统当前主要存在问题
(1)原料煤来自不同地方煤矿，导致原料煤的含水量大小不同，再通过火车运煤至焦化厂备煤原料罐中较长时间储存，会引起不同成分煤料之间不断相互渗透板结从而形成泥煤，湿度粘度都很大，这就会造成给料系统、配料秤皮带经常发生堵料、配料不均、设备负荷冲击大、设备运行不稳定，时常过负荷保护停机等生产故障，同时，对下工序干燥单元螺旋进料部分也产生了上料不稳定，不均匀，导致整个干燥单元负荷冲击大，煤的水分调节波动大等不利于生产的因素，这都是不能满足实际安全生产需要，更不能保证生产连续稳定顺行。
(2)目前所采用的给料系统主要为传统的振动器给料，主要工作原理是通过振动幅度大小来控制给料的大小，然而在实际生产运行中很不理想，一是通过多年的实际运行发现，振动器通过振动给料的方式对来料的水分要求很高，如果来料水分大,达到泥煤的水准，对于这种给料方式根本行不通,.所有的泥煤基本上全部粘结在振动给料口，无法正常按比例下料二是振动给料的布料方式不均匀、不线性，随机性大，实际给料大小和煤料特性及有很大相关性，同时控制方式也不能实现线性调节控制振动器，易造成配比不准确，给料堆积，对皮带及设备运行的冲击太大，对后部干燥机单元影响也很大，不能很好满足实际生产需要。
2.2备煤配料系统优化改进方案
为了解决上述存在的问题与不足，获得理想的应用效果，同时在总结各方面的需求及建议的基础上，本实施改进优化方案分两部分:一是自动控制方面为本地控制驱动部分和集中.上位控制驱动部分，本文仅给出集中.上位控制系统部分，即采用S7-400PLC通信远控和西门子G120变频器驱动的综合控制驱动系统，上位机采用 研华工控机，其控制软件采用西门子WinCC6.0软件，下位机控制器采用西门子S7-400PLC, 软件采用STEP7 V5. 5,两者结合能实现远程控制给配料均匀按比例配置给定，驱动部分G120变频器能实现按需求实时调节，在保证设备稳定运行的条件下，又可以实现节能降耗，降低生产运行成本;二是现场设备方面为给料装置，采用定制的圆盘给料机机构实现均匀布料，通过三相异步电机驱动圆盘装置快慢实现给配料按比例实时给配料的目的，在减少堵料、堆料事故发生的同时，又能合理均匀给布料，减少了对驱动设备、传输皮带及后部工序干燥单元的负荷冲击。
2.2.1自动控制方面
(1)针对原有控制驱动系统现有的实际情况，保留部分信号电缆，充分利用现有信号电缆结合新设备，自主设计电气自动控制方案主电路及控制原理图。
(2)S7-400PLC程序编程及G120变频器控制器设定S7-400PLC程序编程主要基于S7-400PLC外部信号模块DI/DO、AI/AO及Profibus_ DP 通信等实现设备的启停，远程/本地控制切换，速度大小设定，故障查询输出，远程故障诊断复位等功能，通过上级发出配比命令通过人机交互画面输入，PLC接收命令信号后,通过远程控制G120变频器按给定命令输出定值速度控制圆盘给料机运转，从而来达到准确配比的目的; G120变频器控制器设定部分，较为复杂，由于G120变频为西门子440替代产品，主要通过预定义宏来设定控制，本文结合实际，通过自定义宏来达到设定控制参数的目的，减少了由于产品版本问题无法使用START 软件设定。
2.2.2现场设备方面合理布置
圆盘给料机的安放位置，尽可能地确保信号电缆避开恶劣电磁场环境，同时强化日常巡检检查力度，确保定检定修工作有效开展，加强对现场老化线路实施更换，有效避免了由于线路老化，导致故障率提高。同时加强日常电气设备的巡检力度，及时发现紧固设备松动的零部件，避免不必要的设备生产事故的发生，通过日常检查定检定修工作的有效开展，极大地保障了备煤给料生产系统及各工序安全生产的稳定顺行。
3结束语
综上所述，改进后的备煤配料系统运行稳定，从根本上杜绝了重大生产、设备及安全事故的发生，生产设备故障次数明显减少，这样既能节约大量备件费用，又可以更好的保障备煤配料系统生产工艺安全要求，其经济、安全效益显著，运行效果良好，达到预期的效果。
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