5 米焦炉拦焦机电控体系研究

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主要设备的控制及工作原理5m拦焦机电气控制系统分为：电源系统、走行系统、导焦系统、头尾焦清理装置、取门系统、清门系统、清框系统、炉台清扫系统，高压水系统，液压系统、空压系统、除尘系统、PLC系统、紧急PLC系统及炉温检测装置等。考虑到节能和维护方便，走行传动系统采用变频传动控制。变频器通过Profibus-DP总线与S7-400H主站进行通讯，经总线可将变频器的参数上传到PLC和触摸屏，反之，PLC和触摸屏也可控制变频器的运行。主要调速设备包括走行电机、除尘电机及清门电机等，其调速方式如下：（1）走行电机。由可调速的变频电机驱动，采用一拖二形式，即由一台变频器带两台电机。司机在司机室内可直接操作主令开关，设定不同速度控制大车走行。（2）除尘电机。与走行电机共用一个变频器，切换驱动。（3）清门主铣刀移动电机。一个变频器驱动一个电机。

PLC控制整个控制系统以西门子S7-400HPLC为主站。经Profibus-DP工业现场总线把分布式I/O装置，如ET200L、ACS800变频器及清门行程编码器等连接成Profibus-DP主从网络，西门子S7-400H冗余CPU通过Y-LINK转换成单网连接ET200L和变频器。其中液压室的I/O模块选用ET200M模块，通过M153-2模块接在冗余双网上，紧急PLC系统的CPU选用的是西门子S7-300，是独立于主PLC系统的另一个PLC系统。上位机选用西门子MP377触摸屏，冗余CPU西门子S7-400H使用以太网线，通过以太网交换机连接到触摸屏上，通过软件脚本的编写实现单个触摸屏与冗余CPU的切换。由PLC程序完成设备的顺序控制、自动位置控制、速度控制以及现场装置的数据采集等。通过Profibus-DP总线结构，可将分布式I/O从站装置分散到现场设备附近，该设计可减少硬件投资，降低调试和维修等成本，从而提高系统的可靠性和稳定性。拦焦车PLC硬件组态如图3所示。

设备操作（1）上位机操作方式。操作人员在司机室内通过西门子工控机WinCC工控软件进行操作和监控。上位机操作模式分手动操作、单元程序操作和全自动操作三种，借助设备所配备的工业电视系统可实现对设备状态的完全监控。拦焦机操作台如图4所示。（2）室外机旁操作。当设备检修或出现紧急情况时，可采用室外机旁操作箱上的操作按钮进行点动操作。将上位机操作和室外机旁操作相结合，可使整个系统操作安全、可靠、简便，确保设备运行稳定。2.6应急方案在生产过程中，如遇突然停电，可采用应急供电措施。该设备配有紧急柴油发电机动力回路，若出现停电，柴油发电机会投入到动力回路。车上关键部位设有急停按钮,当发生意外，危及人和设备安全时,可按下急停按钮,以切断动力电路确保人和设备的安全。

程序编制

1PLC程序编制为了使程序结构清晰，从而方便调试查找，该推焦机PLC程序编制采用标准化和模块化，即按功能划分，层层嵌套方式，把程序的共用部分做成功能块，可反复调用，以减少程序总量，且程序结构清晰，调试查找方便，可读性增强。如：每个动作定义一个FC功能块，每个FC功能块调用相应DB数据块；动作执行机构主要有电机和油缸两种类型，编制了这两种类型子程序后可反复调用。PLC程序如图5所示。

2HMI画面程序编制根据工艺流程，按机构功能编制HMI画面。通过HMI画面图形及操作按钮颜色变化显示设备状态。在按钮文本条中，绿色表示能满足联锁条件，即可操作；灰色表示不能满足联锁条件，即不可操作；在画面图像中，蓝色表示前限位置，绿色表示后限位置，粉色表示设备正在运行中；黄色表示油缸运行超时，红色图4拦焦机操作台表示出现故障。同时HMI中的画面可以跟随现场的实际设备的运行情况一同动作，动态显示设备的运行情况，形象、生动；另外，还设置报警提示功能，将历史数据及故障信息进行归档，大幅度地提高WinCC画面的人性化及动态可视化。

结束语

5米拦焦机电控系统集成了西门子公司PLC网络结构、WinCC的画面监控技术和网络通讯技术，以及油缸位移实施显示技术，实现了拦焦机生产工艺过程的自动化控制和操作控制过程可视化。该拦焦机电气系统的运行安全可靠,不仅提高了生产率，也提高了焦炭质量和节约了资源，降噪减排，取得了较好的经济效益。

作者：赵希单位：大连华锐重工焦炉车辆设备有限公司